54实验一探究动能定理.pptxVIP

四、实验步骤 1.按上图将实验仪器安装好。同时平衡摩擦力。 2.先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋对小车做的功为W1，将这一组数据记入表格。 3.用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这样橡皮筋对小车做的功为W2，测出小车获得的速度v2，将数据记入表格。 4.用3条、4条……橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格。 5.分析数据，得出结论。 (1)测量小车的速度：实验获得如图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度，应在纸带上测量的物理量是(用字母表示)：A1、A2间的距离x，小车速度的表达式是(用测量的物理量表示)v=x/T(T为打点计时器的时间间隔)。 (2)实验数据记录 (3)实验数据处理及分析：在坐标纸上(如图)画出W-v或W-v2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)。 (4)实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系W∝v2。橡皮筋条数位移x/ m时间t/s速度v/(m·s-1)速度平方v2/(m2·s-2) 五、注意事项 1.平衡摩擦力 实验中的小车不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力对小车做负功，我们研究的是橡皮筋做的功与物体速度的关系，应设法排除摩擦力的影响，可采用将木板一端垫高的方法来实现。将木板一端垫高，使重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡，就能消除摩擦力的影响。判断是否已平衡掉摩擦力的方法是，轻推一下小车，观察小车不受其他力时能在木板上做匀速运动。 2.我们用2条，3条……橡皮筋进行第2次、第3次……实验时，每次实验时橡皮筋伸长的长度都应保持一致。 3.实验数据处理时，以橡皮筋对小车做的功W为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，以第一次实验时的功W为单位，作出W-v图象，分析这条图线，可以得知橡皮筋对小车做的功W与小车获得的速度v的定量关系。 4.打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均匀，应选间距均匀的那段纸带来计算小车的速度，因为这一段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形。 六、误差分析 误差是不可避免的。为减小本实验的实验误差，要注意以下几个方面的问题： 1.在长木板上，小车、铁钉、打点计时器的位置应调整适当，以保证打在纸带上的点便于处理，求出小车运动的速度。 2.平衡摩擦力时，可使木板略微倾斜，作为补偿，保证小车脱离橡皮筋后做匀速运动。 3.小车的质量较小，当用多条橡皮筋时，打出的点过少，应改用质量稍大的小车(或加砝码)，以保证打出的点便于处理。考点1 实验原理的考查【例1】有位同学设计了一个实验，用来验证在外力作用下物体做加速运动时，动 能的改变量等于合外力所做的功。如图甲所示，他使用的实验仪器有：电 磁打点计时器、学生电源、长方形木块、纸带、天平(图中未画出)，带定滑轮 的木板(长约1米)、细线、砝码盘、砝码等。 该同学操作如下： (1)用天平测出木块的质量m。按图安装好 器材。纸带固定在木块中间的方孔内。 (2)把木块放在打点计时器附近，用手按住， 往砝码盘中加砝码，再放开木块，让它 做加速运动。然后接通打点计时 器电源，让它工作。当木块到达 定滑轮处时，断开电源。 (3)取下纸带，并在纸带上做了如图 乙的标记，然后进行数据处理。图甲图乙请回答下列问题。(1)该同学操作过程中有一处明显的不当之处，请更正：__________________。(2)利用测得的木块质量m、交流电源的周期T、纸带上标示的位移xA、xB、xAB。 ①请你写出木块在加速阶段所受合外力的表达式：_______________； ②请写出验证动能定理的方法：______________________________。(3)在上述实验中，如果对该同学选择的仪器和做法做一些更改，则可以 直接将砝码及砝码盘的重力，作为研究对象所受到的合外力。为达到 这个目的，你认为应该怎样做_______________________________。 【答案】(1)应先接通电源，待打点计时器稳定工作后，再放开木块。 (2)①F合=ma=m(xB-xA)/(32T2)； ②由F合xAB=(1/2)mvB2-(1/2)mvA2、F合=ma=m(xB-xA)/(32T2)和vB=xB/(4T)、 vA=xA/(4T)，可知，只要验证，在误差允许范围内xAB=(xB+xA)是否成立即可。 (3)将木块换成带轮小车以减少摩擦；垫起木板一端利用小车的下滑力平衡摩擦力；保证砝码及砝码盘的总质量远小于小车的质量。 1探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下：(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、 ……；(2)分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、 v2、v