實(shí)驗(yàn)五：探究動能定理.ppt

第四講 實(shí)驗(yàn)五：探究動能定理,1通過實(shí)驗(yàn)探究外力對物體做功與物體速度的關(guān)系 2通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的正比關(guān)系,探究功與物體動能變化的關(guān)系，可通過改變力對物體做的功，測出力對物體做不同功時物體的速度，為簡化實(shí)驗(yàn)可將物體初速度設(shè)置為零，可用下圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對小車做的功成倍增加，再通過打點(diǎn)計(jì)時器和紙帶來測量每次實(shí)驗(yàn)后小車的末速度,小車(前面帶小鉤)、100 g200 g砝碼、長木板、兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘、打點(diǎn)計(jì)時器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(使用電火花計(jì)時器不用學(xué)生電源)、56條等長的橡皮筋、刻度尺,一、實(shí)驗(yàn)步驟 1按下圖組裝好實(shí)驗(yàn)儀器，由于小車在運(yùn)動中會受到阻力，把木板裝有打點(diǎn)計(jì)時器的一端用薄木塊略微墊高，平衡摩擦力,2先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時器和紙帶測出小車獲得的速度v1，設(shè)此時橡皮筋對小車做的功為W1，將這一組數(shù)據(jù)記入表格 3用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同，這樣橡皮筋對小車做的功為W2，測出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格 4用3條、4條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測出功和速度，記入表格.,二、數(shù)據(jù)獲得及分析,6實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析 在坐標(biāo)紙上畫出Wv和Wv2圖線(“W”以一根橡皮筋做的功為單位) 7實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從圖象可知功與物體速度變化的關(guān)系Wv2.,1平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡方法是輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否勻速運(yùn)動，找到木板一個合適的傾角 2測小車速度時，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，也就是選小車做勻速運(yùn)動狀態(tài)的 3橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算出具體數(shù)值,1誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細(xì)不一，使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比 2沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大也會造成誤差 3利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時，測量不準(zhǔn)帶來誤差,用如圖所示的裝置，探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時，先適當(dāng)墊高木板，然后由靜止釋放小車，小車在橡皮條彈力的作用下被彈出，沿木板滑行，小車滑行過程中帶動通過打點(diǎn)計(jì)時器的紙帶記錄其運(yùn)動情況觀察發(fā)現(xiàn)紙帶前面部分點(diǎn)跡疏密不均，后面部分點(diǎn)跡比較均勻，回答下列問題：,(1)適當(dāng)墊高木板是為了_； (2)通過紙帶求小車速度時應(yīng)使用紙帶的_(選填“全部”、“前面部分”或“后面部分”) (3)若實(shí)驗(yàn)做了n次，所用橡皮條分別為1根、2根、n根，通過紙帶求出小車的速度分別為v1、v2、vn，用W表示橡皮條對小車所做的功，作出的Wv2圖線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，這說明W與v的關(guān)系是_,解析： (1)平衡摩擦力：將木板放有打點(diǎn)計(jì)時器的一端墊高，小車不連橡皮條，尾部固定一紙帶，輕推小車使小車沿木板向下運(yùn)動，如果紙帶上打出的點(diǎn)間距是均勻的，說明紙帶的運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動，小車重力沿斜面方向的分力剛好平衡了小車所受的摩擦力(2)通過紙帶求小車速度時應(yīng)使用紙帶的后面部分(3)作出的Wv2圖線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，這說明W與v的關(guān)系是W與速度v的平方成正比 答案： (1)平衡摩擦力 (2)后面部分 (3)W與速度v的平方成正比,某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動能定理”如圖所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細(xì)線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小在水平桌面上相距50.0 cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個速度傳感器，記錄小車通過A、B時的速度大小，小車中可以放置砝碼,(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： 測量_和拉力傳感器的總質(zhì)量M1；把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；正確連接所需電路； 將小車停在C點(diǎn)，_，小車在細(xì)線拉動下運(yùn)動，記錄細(xì)線拉力及小車通過A、B時的速度 在小車中增加砝碼，或_，重復(fù)的操作 (2)表格是他們測得的一組數(shù)據(jù)，其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和，|v22v12|是兩個速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計(jì)算出動能變化量E，F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力，W是F在A、B間所做的功表格中的E3_，W3_.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字),數(shù)據(jù)記錄表,(3)根據(jù)表格，請?jiān)趫D中的方格紙上作出EW圖線,答案： (1)小車 釋放小車 減少砝碼 (2)0.600 J 0.610 J (3)見解析,某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系圖中A為小車，連接在小車后面的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器B的限位孔，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，C為彈簧測力計(jì)，不計(jì)繩與滑輪的摩擦實(shí)驗(yàn)時，先接通電源再松開小車，打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下一系列點(diǎn),(1)該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上，依次選取0、1、2、3、4、5共六個計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別測量后5個計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)數(shù)點(diǎn)0之間的距離，并計(jì)算出它們與0點(diǎn)之間的速度平方差v2(v2v2v02)，填入下表：,請以v2為縱坐標(biāo)，以x為橫坐標(biāo)在方格紙中作出v2x圖象若測出小車質(zhì)量為0.2 kg，結(jié)合圖象可求得小車所受合外力的大小為_N.,(2)該同學(xué)通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)小車所受合外力小于測力計(jì)讀數(shù)，明顯超出實(shí)驗(yàn)誤差的正常范圍你認(rèn)為主要原因是_，實(shí)驗(yàn)操作中改進(jìn)的措施是_ 解析： (1)將