探究動能定理實(shí)驗(yàn)專題

1、實(shí)驗(yàn)五探究動能定理實(shí)驗(yàn)專題實(shí)驗(yàn)方法一：利用重物做自由落體運(yùn)動探究動能定理（略）具體方法：參考三維設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法二：利用探究牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄客饬ψ龉εc物體動能變化的定量關(guān)系2、 實(shí)驗(yàn)原理：（1）實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，在砝碼和砝碼盤的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時，可認(rèn)為細(xì)繩的拉力就是砝碼及砝碼盤的重力（F繩=G砝碼及砝碼盤）。（2）平衡長木板的摩擦力。（3）在砝碼盤中加放砝碼并釋放砝碼盤，木塊將在砝碼盤對它的拉力作用下做勻加速運(yùn)動在紙帶記錄的物體運(yùn)動的勻加速階段，適當(dāng)間隔地取兩個點(diǎn)A、B.只要取計(jì)算一小段位移的平均速度即可確定A、B兩點(diǎn)各自的速度vA、vB，在這段過程中物體運(yùn)動的距離s

2、可通過運(yùn)動紙帶測出，我們可即算出合外力做的功W合=F繩SAB（F繩=G砝碼及砝碼盤）。 另一方面，此過程中物體動能的變化量為 ，通過比較W和Ek的值，就可以找出兩者之間的關(guān)系。3、實(shí)驗(yàn)器材長木板(一端帶滑輪)、刻度尺、打點(diǎn)計(jì)時器、紙帶、導(dǎo)線、電源、小車、細(xì)線、砝碼盤、砝碼、天平4、實(shí)驗(yàn)裝置5、實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理(1)用天平測出木塊的質(zhì)量M，及砝碼、砝碼盤的總質(zhì)量m。把器材按圖裝置好紙帶一段固定在小車上，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時器的限位孔；(2)把木塊靠近打點(diǎn)計(jì)時器，用手按住先接通打點(diǎn)計(jì)時器電源，再釋放木塊，讓它做加速運(yùn)動當(dāng)小車到達(dá)定滑輪處(或靜止)時，斷開電源；（3）取下紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到多條紙帶

3、；(4)選取其中點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，先在紙帶標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn)，然后取間隔適當(dāng)?shù)膬牲c(diǎn)A、B。利用刻度尺測量得出A，B兩點(diǎn)間的距離SAB ；再利用平均速度公式求A、B兩點(diǎn)的速度vA、vB；(4)通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別求出W合與EkAB，通過比較W和Ek的值，就可以找出兩者之間的關(guān)系。6、誤差分析1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。2利用打點(diǎn)的紙帶測量位移，和計(jì)算木塊的速度時，不準(zhǔn)確也會帶來誤差?！靖櫽?xùn)練】 例1、某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動能定理”，他們在實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙當(dāng)滑塊連接上紙帶

4、，用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)水平實(shí)驗(yàn)臺滑輪小沙桶滑塊細(xì)線打點(diǎn)計(jì)時器紙帶長木板若你是小組中的一成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則：（1）你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有 （2）實(shí)驗(yàn)時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是 ，實(shí)驗(yàn)時首先要做的步驟是 （3）在（2）的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量m讓沙桶帶動滑塊加速運(yùn)動，用打點(diǎn)計(jì)時器記錄其運(yùn)動情況，在打點(diǎn)計(jì)時器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2（v1< v2）則本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式

5、為 (用題中的字母表示實(shí)驗(yàn)中測量得到的物理量）答案：（1）天平，刻度尺 （2）沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量 平衡摩擦力（3）例2在“探究恒力做功與物體的動能改變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中備有下列器材：A.打點(diǎn)計(jì)時器；B.天平；C秒表；D.低壓交流電源；E.電池；F.紙帶；G.細(xì)線、砝碼、小車、砝碼盤；H.薄木板(1)其中多余的器材是_，缺少的器材是_(2)測量時間的工具是_；測量質(zhì)量的工具是_(3)圖實(shí)512所示是打點(diǎn)計(jì)時器打出的小車(質(zhì)量為m)在恒力F作用下做勻加速直線運(yùn)動的紙帶測量數(shù)據(jù)已用字母表示在圖中，打點(diǎn)計(jì)時器的打點(diǎn)周期為T.請分析，利用這些數(shù)據(jù)能否驗(yàn)證動能定理？若不能，請說明理由；若能，請

6、說出做法，并對這種做法做出評價(jià)答(1)C、E 毫米刻度尺(2)電磁打點(diǎn)計(jì)時器天平(3)略解析 (3)能從A到B的過程中，恒力做的功為WABFsAB，物體動能的變化量為EkBEkAmvmvmm，只要驗(yàn)證FsABmm即可，F(xiàn)為砝碼的重力，可讀取優(yōu)點(diǎn)：A、B兩點(diǎn)的距離較遠(yuǎn)，測量時的相對誤差較?。蝗秉c(diǎn)：只進(jìn)行了一次測量驗(yàn)證，說服力不強(qiáng)例3某探究小組利用氣墊導(dǎo)軌和光電門計(jì)時器等裝置(如圖所示)探究動能定理他們通過改變滑輪下端的小盤中沙子的質(zhì)量來改變滑塊水平方向的拉力；滑塊上裝有寬為d的擋光片實(shí)驗(yàn)中，用天平稱出小盤和沙子的總質(zhì)量為m，滑塊(帶擋光片)的質(zhì)量為M，計(jì)時器顯示擋光片經(jīng)過光電門1和2的時間分別為

7、t1、t2.(1)在滿足_的條件下，才可以認(rèn)為小盤和沙子的重力所做的功等于滑塊動能的改變量(2)實(shí)驗(yàn)中還必須測量的物理量是_，試寫出本次探究的原理表達(dá)式(用測量量和已知量表示)_ 答、(1)m M(2)兩光電門之間的距離xmgxMM實(shí)驗(yàn)方法三：利用橡皮筋做功探究動能定理1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠脤?shí)驗(yàn)方法探究動能定理2、實(shí)驗(yàn)原理 外力對物體所做功等于物體動能增量。（注意：實(shí)驗(yàn)中，可以通過改變橡皮筋的根數(shù)，達(dá)到改變外力做功；通過打電計(jì)時器記錄物體運(yùn)動，分析物體的速度，從而得到它的動能增量；當(dāng)然也可以直接利用光電門測出物體獲得的速度）打點(diǎn)計(jì)時器紙帶橡皮筋3、實(shí)驗(yàn)器材打電計(jì)時器，物體，電源，橡皮筋（保證近似相同）

8、，木板（或：汽墊導(dǎo)軌，光電計(jì)時裝置）4、實(shí)驗(yàn)步驟1按圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，并平衡摩擦力。（調(diào)整有打點(diǎn)計(jì)時器一端的長木板高度）2用一根橡皮筋套住物塊，拉至某位置O，接通電源，放開物塊，打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，取下紙帶，在紙帶上寫上編號。 3改變橡皮筋根數(shù)，從同一位置O，釋放物塊，得到一系列紙帶4通過紙帶數(shù)據(jù)處理，得到物塊的速度v5、數(shù)據(jù)處理先對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)，或者作個W-v草圖，大致判斷兩個量可能是什么關(guān)系。如果認(rèn)為可能是Wv2，對于每一個速度值算出它的二次方，然后以W為縱坐標(biāo)、v2為橫坐標(biāo)作圖，如果這樣作出來的圖象是一條直線，說明兩者關(guān)系真的就是Wv2。6、誤差分析1誤差的主要來源是橡

9、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利用打點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時，測量不準(zhǔn)會帶來誤差。7、注意事項(xiàng)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做勻速運(yùn)動，找到木板一個合適的傾角。2測小車速度時，應(yīng)選紙帶上點(diǎn)距均勻的部分，也就是選小車做勻速運(yùn)動時打在紙帶上的點(diǎn)。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。這是本實(shí)驗(yàn)的技巧之一，這里通過轉(zhuǎn)換單位的方法巧妙地解決了這一難題

10、，這也是物理實(shí)驗(yàn)中常用的一種思想和手段?！靖櫽?xùn)練】例4、在用如例5圖所示的裝置做“探究動能定理”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是() A通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值 B通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值 C通過打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度 D通過打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度答AC打點(diǎn)計(jì)時器紙帶橡皮筋例5、如下圖所示，是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形，這時，橡皮筋對小車做的功記為W. 當(dāng)我們用2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次實(shí)驗(yàn)時

11、，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放. 小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時器所打的紙帶測出(1)除了圖中的已給出的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要的器材有_；(2)實(shí)驗(yàn)時為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動，應(yīng)采取的措施是_；(3)每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的_部分進(jìn)行測量；(4)下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，請將第2次、第3次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對應(yīng)的位置；(5) 從理論上講，橡皮筋做的功Wn和物體速度vn變化的關(guān)系應(yīng)是Wn_. 請你運(yùn)用數(shù)據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在右上圖所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性；答案：(1)刻度尺(2)把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力

12、(3)點(diǎn)距均勻(4)2W3W4W5W(5)圖象如下圖所示：例6、物體在空中下落的過程中，重力做正功，物體的動能越來越大，為了“探究重力做功和物體動能變化的定量關(guān)系”，我們提供了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置(1)某同學(xué)根據(jù)所學(xué)的知識結(jié)合右圖設(shè)計(jì)一個本實(shí)驗(yàn)情景的命題：如圖如示，質(zhì)量為m的小球在重力mg作用下從開始端自由下落至光電門發(fā)生的_，通過光電門時的_，試探究重力做的功_與小球動能變化量_的定量關(guān)系（請?jiān)诳崭裉幪顚懳锢砹康拿Q和對應(yīng)符號；在空格處填寫數(shù)學(xué)表達(dá)式） (2)某同學(xué)根據(jù)上述命題進(jìn)行如下操作并測出如下數(shù)字用天平測定小球的質(zhì)量為0.50 kg；用游標(biāo)尺測出小球的直徑為10.0 mm；用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為82.80 cm；電磁鐵先通電，讓小球吸在開始端；電磁鐵斷電時，小球自由下落；