驗證動能定理實驗

1、 驗證動能定理實驗 1、實驗原理：沙桶和沙子的重力視為小車受到的合外力；合外力對小車做的功：mgS車小車動能的改變量：驗證合外力做的功是不是等于小車動能的改變量2.、需要測量的物理量：沙和沙桶的質量；車的質量；算車的速度和位移；3、要注意的問題：怎么平衡摩擦力？有兩個不一樣的質量在里面，所以不能抵消掉。怎么去處理紙帶上面的點。4、實驗示意圖如圖：例題1某探究學習小組的同學欲驗證動能定理，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊、細沙當滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止狀態(tài)(1)你認為還需要的實

2、驗器材有_(2)實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質量應滿足的實驗條件是_，實驗時首先要做的步驟是_(3)在(2)的基礎上，某同學用天平稱量滑塊的質量為M.往沙桶中裝入適量的細沙，用天平稱出此時沙和沙桶的總質量為m.讓沙桶帶動滑塊加速運動用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2(v1v2)則本實驗最終要驗證的數(shù)學表達式為_(用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量)例2某同學為探究“恒力做功與物體動能改變的關系”，設計了如下實驗，他的操作步驟是：安裝好實驗裝置如圖所示將質量為200 g的小車拉到打

3、點計時器附近，并按住小車在質量為10 g、30 g、50 g的三種鉤碼中，他挑選了一個質量為50 g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上釋放小車，打開電磁打點計時器的電源，打出一條紙帶(1)在多次重復實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條經測量、計算，得到如下數(shù)據(jù)：第一個點到第N個點的距離為40.0 cm.打下第N點時小車的速度大小為1.00 m/s.該同學將鉤碼的重力當作小車所受的拉力，算出：拉力對小車做的功為_ J，小車動能的增量為_ J.(2)此次實驗探究結果，他沒能得到“恒力對物體做的功，等于物體動能的增量”，且誤差很大顯然，在實驗探究過程中忽視了各種產生誤差的因素請你根據(jù)該同學的實驗裝置和操作過程

4、幫助分析一下，造成較大誤差的主要原因是_例3、某同學用如圖11所示的實驗裝置探究小車動能變化與合外力對它所做功的關系。圖中A為小車，連接在小車后面的紙帶穿過打點計時器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，不汁繩與滑輪的摩擦。實驗時，先接通電源再松開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點。該同學在一條比較理想的紙帶上，從點跡清楚的某點開始記為O點，順次選取5個點，分別測量這5個點到O之間的距離S，并計算出它們與O點之間的速度平方差。（=-），填人下表：（1）請以為縱坐標，以s為橫坐標在答題卷的方格紙中作出一s圖象（2）若測出小車質量為04kg，結合圖象可求

5、得小車所受合外力的大小為 N（保留一位有效數(shù)值）（3）若該同學通過計算發(fā)現(xiàn)小車所受合外力小于測力計讀數(shù)，明顯超出實驗誤差的正常范圍你認為主要原因是 ，實驗操作中改進的措施是 。例4、某同學為探究“合力做功與物體動能改變的關系”，設計了如下實驗，他的操作步驟是： 按圖（a）擺好實驗裝置，其中小車質量M=020kg，鉤碼總質量m=005kg釋放小車，然后接通打點計時器的電源（電源頻率為=50Hz），打出一條紙帶（1）他在多次重復實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條，如圖（b）所示把打下的第一點記作0，然后依次取若干個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有4個點未畫出，用厘米刻度尺測得各計數(shù)點到0點距離分別為，他

6、把鉤碼重力（當?shù)刂亓铀俣萭=98ms2）作為小車所受合力算出打下0點到打下第5點合力做功W= J（結果保留三位有效數(shù)字），把打下第5點時小車動能作為小車動能的改變量，算得Ek= （結果保留三位有效數(shù)字）（2）此次實驗探究的結果，他沒能得到“合力對物體做的功，等于物體動能的增量”，且誤差很大。通過反思，他認為產生誤差的原因如下，其中正確的是 A鉤碼質量太大，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多B沒有平衡摩擦力，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多C釋放小車和接通電源的次序有誤，使得動能增量的測量值比真實值偏小D沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產生此誤差的重要原因例5、某探究

7、學習小組欲驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置：水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定有力傳感器和擋光板，細線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤。實驗時，保持軌道水平，通過調整砝碼盤里砝碼的質量讓小車做勻速運動，實現(xiàn)平衡摩擦力。（1）該實驗是否需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量? (填“是”或“否”)（2）實驗需要用游標卡尺測量擋光板的寬度l，如圖所示，l= mm。（3）實驗獲得以下測量數(shù)據(jù):小車、力傳感器和擋光板的總質量M，平衡摩擦力時砝碼和砝碼盤的總質量m0，擋光板的寬度l，光電門1和光電門2的中心距離x；某次實驗過程中力傳感器的讀數(shù)為F，小車通過光電

8、門1和光電門2的擋光時間分別為t1、t2。小車通過光電門2后砝碼盤才落地。該實驗需驗證的表達式是 。（4）若利用該實驗裝置驗證“牛頓第二定律”?？刂菩≤嚨馁|量不變，通過改變砝碼盤里砝碼的質量重復實驗，探究合外力和加速度的關系。下列圖象用力傳感器的示數(shù)F為橫坐標，可以表示該實驗結果的是 。（5）若用該實驗裝置，通過多次改變小車的質量，探究質量和加速度的關系，以下說法正確的是 。 A需要控制力傳感器的讀數(shù)F不變 B需要控制砝碼盤和砝碼的總質量不變 C需要控制小車所受的合外力不變，因此需要改變砝碼盤和砝碼的總質量，力傳感器的讀數(shù)F也會發(fā)生改變 D以上說法都不對例6、某實驗小組采用圖所示的裝置探究“動

9、能定理”，圖中小車中可放置砝碼，實驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面，打點針時器工作頻率為50 Hz（1）實驗的部分步驟如下：在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細線連接小車和鉤碼；將小車停在打點計時器附近， ， ，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列點， ；改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復的操作。（2）圖是鉤碼質量為0.03 kg，砝碼質量為0.02 kg時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點0及A、B、C、D和E五個計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到0的距離5及對應時刻小車的瞬時速度v,請將C點的測量結果填在表1中的相應位置（3）在上車的運動過程中，對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)， 做正功， 做負功（4）