动能与机械能实验

1、关于动能与机械能实验现在学习的是第一页，共64页 (1)探究外力对物体做功与物体速度的关系。探究外力对物体做功与物体速度的关系。 (2)会用图象法处理实验数据，通过对实验数据分析，会用图象法处理实验数据，通过对实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的关系。总结出做功与物体速度平方的关系。现在学习的是第二页，共64页现在学习的是第三页，共64页 (1)采用如图所示装置，让小车在橡皮筋作用下弹出，采用如图所示装置，让小车在橡皮筋作用下弹出，使小车获得速度后沿木板匀速滑行。当用一条橡皮筋弹出使小车获得速度后沿木板匀速滑行。当用一条橡皮筋弹出时对小车做的功记为时对小车做的功记为W，则用两条、三条，则用

2、两条、三条完全相同的完全相同的橡皮筋并在一起进行第橡皮筋并在一起进行第2次、第次、第3次次实验，每次橡皮筋实验，每次橡皮筋都拉伸到都拉伸到同一位置同一位置释放时，实验中橡皮筋对小车做的功就释放时，实验中橡皮筋对小车做的功就是是2W、3W现在学习的是第四页，共64页图实图实51 (2)实验中橡皮筋每次做的功使小车获得的速度是根据打点实验中橡皮筋每次做的功使小车获得的速度是根据打点计时器打出的纸带得到的。当得出若干组功和速度的数据后，计时器打出的纸带得到的。当得出若干组功和速度的数据后，以橡皮筋对小车做的功以橡皮筋对小车做的功W为纵坐标，分别以小车获得的速度为纵坐标，分别以小车获得的速度v、v2为

3、横坐标，以第为横坐标，以第1次实验时的功次实验时的功W为单位，用描点法分别作为单位，用描点法分别作出出Wv、Wv2曲线，分析曲线，得出橡皮筋对小车做的曲线，分析曲线，得出橡皮筋对小车做的功与小车速度的定量关系。功与小车速度的定量关系。现在学习的是第五页，共64页 小车小车(前面带小钩前面带小钩)、长木板、长木板(两侧适当的对称位置钉两侧适当的对称位置钉两个铁钉两个铁钉)、打点计时器及纸带、学生电源及导线、打点计时器及纸带、学生电源及导线(使用使用电火花计时器不用学生电源电火花计时器不用学生电源)、56条等长的橡皮筋、条等长的橡皮筋、刻度尺。刻度尺。现在学习的是第六页，共64页 (1)按图中所示

4、将实验仪器安装好。按图中所示将实验仪器安装好。 (2)平衡摩擦力：在长木板有打点计时器的一端下面垫一块木平衡摩擦力：在长木板有打点计时器的一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置，直至小车上不挂橡皮筋时，纸带打出板，反复移动木板的位置，直至小车上不挂橡皮筋时，纸带打出的点间距均匀，即小车能匀速运动为止。的点间距均匀，即小车能匀速运动为止。 (3)先用先用1条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度车获得的速度v1，设此时橡皮筋对小车做的功为，设此时橡皮筋对小车做的功为W，将这一组，将这一组数据记入表格。数据记入表格。现在学习的是第七页，共64页

5、(4)用用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这时橡皮筋对小车做的功为第一次相同，这时橡皮筋对小车做的功为2W，测出小车，测出小车获得的速度获得的速度v2，将数据记入表格。，将数据记入表格。 (5)用用3条、条、4条条橡皮筋做实验，用同样的方法测橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格。出功和速度，记入表格。现在学习的是第八页，共64页现在学习的是第九页，共64页1测量小车的速度测量小车的速度现在学习的是第十页，共64页2实验数据记录实验数据记录橡皮筋橡皮筋条数条数位移位移x/m时间时间t/s速度速度v/(ms1)速度平方速度平

6、方(v2/m2s2)现在学习的是第十一页，共64页 3实验数据处理及分析实验数据处理及分析 (1)观察法：当橡皮筋的条数成倍增加，即合外力做的功成观察法：当橡皮筋的条数成倍增加，即合外力做的功成倍增加时，观察小车的速度或速度的平方如何变化，有何变化规倍增加时，观察小车的速度或速度的平方如何变化，有何变化规律。律。 (2)图象法：在坐标纸上画出图象法：在坐标纸上画出Wv或或Wv2图线图线(“W”以以一根橡皮筋做的功为单位一根橡皮筋做的功为单位)。现在学习的是第十二页，共64页图实图实534实验结论实验结论从图象分析外力对物体做功与物体速度变化的关系。从图象分析外力对物体做功与物体速度变化的关系。

7、现在学习的是第十三页，共64页 (1)将木板一端垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力将木板一端垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡。方法是轻推小车，由打点计时器打在纸与摩擦阻力平衡。方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到长木带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到长木板的一个合适的倾角。板的一个合适的倾角。 (2)测小车速度时，应选纸带上的点均匀的部分，也就测小车速度时，应选纸带上的点均匀的部分，也就是选小车做匀速运动的部分。是选小车做匀速运动的部分。 (3)橡皮筋应选规格一样的。力对小车做的功以一条橡皮筋橡皮筋应选规格一样的。力对小车

8、做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。做的功为单位即可，不必计算出具体数值。 (4)小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。现在学习的是第十四页，共64页 (1)误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做的功拉力做的功W与橡皮筋的条数不成正比。与橡皮筋的条数不成正比。 (2)没有完全平衡摩擦力没有完全平衡摩擦力(倾角小倾角小)或平衡摩擦力过度或平衡摩擦力过度(倾角过大倾角过大)也会造成误差。也会造成误差。 (3)利用纸带计算小车的速度时，测量间距不准确或所选阶段利用纸带计算

9、小车的速度时，测量间距不准确或所选阶段不正确带来误差。不正确带来误差。现在学习的是第十五页，共64页教材实验教材实验练基础练基础1在用如图实在用如图实59所示装置做所示装置做“探究动能定理探究动能定理”的的 实验时，下列说法正确的是实验时，下列说法正确的是()图实图实59现在学习的是第十六页，共64页A通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值C通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得 的最大速度的最大速度D通过打点计时器打下的

10、纸带来测定小车加速过程中获得通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得 的平均速度的平均速度解析：实验采用通过增加橡皮筋的条数，使橡皮筋对小车做的解析：实验采用通过增加橡皮筋的条数，使橡皮筋对小车做的功成倍增加，故功成倍增加，故A正确，正确，B错误；小车的速度对应的是橡皮筋对错误；小车的速度对应的是橡皮筋对小车做功完毕的情形，故小车做功完毕的情形，故C正确，正确，D错误。错误。答案：答案： AC现在学习的是第十七页，共64页3.如图实如图实516所示，是某研究性学习所示，是某研究性学习 小组做探究小组做探究“橡皮筋做功和物体速度变橡皮筋做功和物体速度变 化的关系化的关系”的实验，图中是小

11、车在一条的实验，图中是小车在一条 图实图实516 橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形。这时，橡皮筋橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形。这时，橡皮筋 对小车做的功记为对小车做的功记为W。当我们把。当我们把2条、条、3条条完全相同完全相同 的橡皮筋并在一起进行第的橡皮筋并在一起进行第2次、第次、第3次次实验时，每次实验时，每次 橡皮筋都拉伸到同一位置释放。实验中小车每次获得的橡皮筋都拉伸到同一位置释放。实验中小车每次获得的 速度由打点计时器所打点的纸带测出。速度由打点计时器所打点的纸带测出。现在学习的是第十八页，共64页(1)除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有除了图中的已给出的实验器材外

12、，还需要的器材有_；(2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是_；(3)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的得的速度，应选用纸带的_部分进行测量；部分进行测量；(1)刻度尺刻度尺把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力点距均匀点距均匀现在学习的是第十九页，共64页(5)从理论上讲，橡皮筋做的功从理论上讲，橡皮筋做的功Wn和物体速和物体速度度vn变化的关系应是变化的关系应是Wn_，请你，请你根据表中测定的

13、数据在如图实根据表中测定的数据在如图实517所所示的坐标系中作出相应的图象验证理论示的坐标系中作出相应的图象验证理论 图实图实517的正确性。的正确性。(6)若在实验中你作出的图线与理论的推测不完全一致，你处理若在实验中你作出的图线与理论的推测不完全一致，你处理这种情况的做法是这种情况的做法是_。v2分析误差来源，改进实验方案或测量手段，分析误差来源，改进实验方案或测量手段，重新进行实验重新进行实验现在学习的是第二十页，共64页解析：解析：(1)计算小车速度需要测量纸带上的点的距离，要用刻度尺。计算小车速度需要测量纸带上的点的距离，要用刻度尺。(2)要让小车在木板上匀速运动，因而木板要倾斜以平

14、衡摩擦要让小车在木板上匀速运动，因而木板要倾斜以平衡摩擦力。力。(3)小车匀速运动时，纸带上的点的间隔均匀。小车匀速运动时，纸带上的点的间隔均匀。(4)橡皮筋每增加一条，对小车做的功就增加橡皮筋每增加一条，对小车做的功就增加W。(5)纵坐标表示速度的平方，横坐标表示功，利用描点法描出各组数纵坐标表示速度的平方，横坐标表示功，利用描点法描出各组数据对应的点，然后用平滑曲线连线作出据对应的点，然后用平滑曲线连线作出vWn图象，如图所示。图象，如图所示。现在学习的是第二十一页，共64页(6)分析误差来源，改进实验方案或测量手段，重新进行实分析误差来源，改进实验方案或测量手段，重新进行实验。验。答案：

15、答案：(1)刻度尺刻度尺(2)把木板的末端垫起适当高度以平衡摩把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力擦力(3)点距均匀点距均匀(4)2W、3W、4W、5W(5)v2图象见解图象见解析图析图(6)分析误差来源，改进实验方案或测量手段，重新分析误差来源，改进实验方案或测量手段，重新进行实验进行实验现在学习的是第二十二页，共64页现在学习的是第二十三页，共64页 例例1某探究学习小组的同学欲验某探究学习小组的同学欲验证动能定理，他们在实验室组装了一套证动能定理，他们在实验室组装了一套如图实如图实56所示的装置，另外他们还所示的装置，另外他们还 图实图实56找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、

16、纸带、小木块、找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙。当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放细沙。当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态。若你是小组中的一位成员，要完成该项实小桶，滑块处于静止状态。若你是小组中的一位成员，要完成该项实验。验。现在学习的是第二十四页，共64页 (1)你认为还需要的实验器材有你认为还需要的实验器材有_。 (2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙桶的总重力大小基实验时为了保证滑块受到的合力与沙桶的总重力大小基本相等，细沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是本相等，细沙和沙桶的总质量应满足的实验

17、条件是_，实验时首先要做的步骤是实验时首先要做的步骤是_。 (3)在在(2)的基础上，某同学用天平称量滑块的质量为的基础上，某同学用天平称量滑块的质量为M。往沙桶。往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量为中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量为m。让沙桶带动滑块加速运动。用打点计时器记录其运动情况，在让沙桶带动滑块加速运动。用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点和这两点的速度大小的速度大小v1与与v2(v1v2)。则本实验最终要验证的数学表达式为。则本实验最终要验证的数学表达

18、式为_。(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量用题中的字母表示实验中测量得到的物理量)现在学习的是第二十五页，共64页 解析解析该实验中的研究对象是滑块，目的是比较合外力该实验中的研究对象是滑块，目的是比较合外力对滑块所做的功与滑块动能的增量的关系。因为合外力不等于对滑块所做的功与滑块动能的增量的关系。因为合外力不等于滑块的重力，两端质量不可能滑块的重力，两端质量不可能“抵消抵消”，所以要分别测出沙、滑，所以要分别测出沙、滑块的质量，还要测出滑块移动的距离，便于计算做的功和速度，块的质量，还要测出滑块移动的距离，便于计算做的功和速度，因此还需要有天平和刻度尺。因此还需要有天平和刻度尺。 现在

19、学习的是第二十六页，共64页现在学习的是第二十七页，共64页现在学习的是第二十八页，共64页 该同学设计实验如下：该同学设计实验如下： 首先进行如图首先进行如图实实58甲所示的实验：将轻质弹簧竖直挂甲所示的实验：将轻质弹簧竖直挂起来，在弹簧的另一端挂上小球，静止时测得弹簧的伸长量起来，在弹簧的另一端挂上小球，静止时测得弹簧的伸长量为为d。图实图实58现在学习的是第二十九页，共64页 在此步骤中，目的是要确定物理量在此步骤中，目的是要确定物理量_，用，用m、d、g表示为表示为_。 接着进行如图乙所示的实验：将这根弹簧水平放在桌面上，接着进行如图乙所示的实验：将这根弹簧水平放在桌面上，一端固定，另

20、一端被小球压缩，测得压缩量为一端固定，另一端被小球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，释放弹簧后，小球被推出去，从高为小球被推出去，从高为h的水平桌面上抛出，小球在空中运动的水平距的水平桌面上抛出，小球在空中运动的水平距离为离为L。 小球的初动能小球的初动能Ek1_。 小球离开桌面的动能小球离开桌面的动能Ek2_。 弹簧对小球做的功弹簧对小球做的功W_(用用m、x、d、g表示表示)。 对比对比W和和Ek2Ek1就可以得出就可以得出“外力做功与物体动能变化的关系外力做功与物体动能变化的关系”。 现在学习的是第三十页，共64页现在学习的是第三十一页，共64页验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律现在学

21、习的是第三十二页，共64页现在学习的是第三十三页，共64页图实图实61现在学习的是第三十四页，共64页(1)仪器安装：按图实仪器安装：按图实62所示将调整好所示将调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。电路。(2)打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重 图实图实62物上，另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源，后松开纸物静止在靠近打点计时器的地方。先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。更换纸带重复做带，让重物带着纸带

22、自由下落。更换纸带重复做35次实次实验。验。现在学习的是第三十五页，共64页现在学习的是第三十六页，共64页现在学习的是第三十七页，共64页现在学习的是第三十八页，共64页现在学习的是第三十九页，共64页现在学习的是第四十页，共64页 (1)安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力。一竖直平面内以减少摩擦阻力。 (2)重物应选用质量和密度较大、体积较小的物体以减小重物应选用质量和密度较大、体积较小的物体以减小空气阻力的影响。空气阻力的影响。 (3)应先接通电源，让打点计时器正常工作后，再松开应先接通电源，让打点计时器正常

23、工作后，再松开纸带让重物下落。纸带让重物下落。 (4)纸带长度选用纸带长度选用60 cm左右为宜，应选用点迹清晰的纸带进行左右为宜，应选用点迹清晰的纸带进行测量。测量。现在学习的是第四十一页，共64页现在学习的是第四十二页，共64页现在学习的是第四十三页，共64页方案方案1现在学习的是第四十四页，共64页方案方案2现在学习的是第四十五页，共64页方案方案3现在学习的是第四十六页，共64页图实图实65现在学习的是第四十七页，共64页 例例1利用如图实利用如图实66所示装置进所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬量物体

24、由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度时速度v和下落高度和下落高度h。某班同学利用实验。某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案：得到的纸带，设计了以下四种测量方案： 图实图实66现在学习的是第四十八页，共64页现在学习的是第四十九页，共64页现在学习的是第五十页，共64页 例例2(2012如皋统考如皋统考)在用打点计时在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量器验证机械能守恒定律的实验中，质量m 图实图实671.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点。如图实如图实67所示为选取的一条符合实验要求的纸带，所示为选取的

25、一条符合实验要求的纸带，O为第为第一个点一个点(速度恰好为零速度恰好为零)，每两个计数点之间还有四个点未画出，每两个计数点之间还有四个点未画出，选连续的选连续的3个计数点个计数点A、B、C作为测量的点，如图所示，经测量作为测量的点，如图所示，经测量知道知道A、B、C各点到各点到O点的距离分别为点的距离分别为50.50 cm、86.00 cm、130.50 cm。已知打点计时器每隔。已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，当地的重力加速度打一次点，当地的重力加速度g9.80 m/s2。现在学习的是第五十一页，共64页根据以上数据，可计算出打根据以上数据，可计算出打B点时的速度点时的速度vB_ m/s；重物由重物由O点运动到点运动到B点，重力势能减少了点，重力势能减少了_J，动能增加，动能增加了了_J。根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的。根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为加速度为_ m/s2，物体在从，物体在从A到到B下落的过程中所受下落的过程中所受到的平均阻力为到的平均阻力为_ N(计算结果都要保留计算结果都要保留3位有效数位有效数字字)，该阻力的来源主要有：，该阻力的来源主要有：_；_。现在学习的是第五十二页，共64页现在学习的是第五十三页，共64页现在学习的是第五十四页，共64页现在学习的是第五