探究动能定理实验专题(整理)
动能定理典型分类例题经典题型
动能定理典型分类例题经典题型动能定理典型分类例题模型一:水平面问题1.两个质量相同的物体在水平面上以相同的初动能滑动,最终都静止,它们滑行的距离相同。
2.两个质量相同的物体在水平面上以相同的初速度滑动,最终都静止,它们滑行的距离相同。
3.一个质量为1kg的物体在不光滑的水平面上静止,施加水平外力F=2N使其滑行5m,然后撤去外力F,求物体还能滑多远。
答案为1.95m。
4.一个质量为1kg的物体在不光滑的水平面上静止,施加斜向上与水平面成37度的外力F=2N使其滑行5m,然后撤去水平外力F,求物体还能滑多远。
答案为0.98m。
5.一辆汽车在滑动摩擦系数为0.7的路面上行驶,刹车后轮子只滑动不滚动,从刹车开始到汽车停下来,汽车前进12m。
求刹车前汽车的行驶速度。
答案为10.95m/s。
6.一个质量为M的列车沿水平直线轨道以速度V匀速前进,末节车厢质量为m,在中途脱节,司机发觉时,机车已行驶L的距离,于是立即关闭油门,除去牵引力。
设运动的阻力与质量成正比,机车的牵引力是恒定的。
当列车的两部分都停止时,它们的距离为L×m/(M+m)。
模型二:斜面问题基础1.一个质量为2kg的物体在沿斜面方向拉力F=40N的作用下从静止出发沿倾角为37度的斜面上滑,物体与斜面的摩擦系数为0.40,求物体在斜面上滑行5m时的速度。
答案为6.31m/s。
基础2.一个质量为2kg的物体在水平力F=40N的作用下从静止出发沿倾角为37度的斜面上滑,物体与斜面的摩擦系数为0.40,求物体在斜面上滑行5m时的速度。
答案为6.31m/s。
基础3.一个物体以某一速度从斜面底沿斜面上滑,当它滑行4m后速度变为零,然后再下滑到斜面底。
已知斜面长5m,高3m,物体和斜面间的摩擦系数μ=0.25.求物体开始上滑时的速度及物体返回到斜面底时的速度。
答案为3.46m/s和6.71m/s。
典型例题1.一个质量为m的木块以v=10m/s初速度沿倾角为30度的斜面上滑,物体与斜面的摩擦系数为0.2,求物体在斜面上滑行5m时的速度。
(完整版)验证动能定理实验
验证动能定理实验1、实验原理:沙桶和沙子的重力视为小车受到的合外力;合外力对小车做的功:mgS 车小车动能的改变量: 验证合外力做的功是不是等于小车动能的改变量2.、需要测量的物理量:沙和沙桶的质量;车的质量;算车的速度和位移;3、要注意的问题:怎么平衡摩擦力?有两个不一样的质量在里面,所以不能抵消掉.怎么去处理纸带上面的点。
4、实验示意图如图:例题1.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如图所示的装置,另外他们还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,释放小桶,滑块处于静止状态.(1)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本相等,沙和沙桶的总质 量应满足的实验条件是__________________________,实验时首先要做的步骤是 ________________.(3)在(2)的基础上,某同学用天平称量滑块的质量为M 。
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 和这两点的 速度大小v 1与v 2(v 1<v 2).则本实验最终要验证的数学表达式为______________.(用 题中的字母表示实验中测量得到的物理量)2122Mv 21Mv 21例2.某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系",设计了如下实验,他的操作步骤是:①安装好实验装置如图所示.②将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近,并按住小车.③在质量为10 g、30 g、50 g的三种钩码中,他挑选了一个质量为50 g的钩码挂在拉线的挂钩P上.④释放小车,打开电磁打点计时器的电源,打出一条纸带.(1)在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条.经测量、计算,得到如下数据:①第一个点到第N个点的距离为40.0 cm.②打下第N点时小车的速度大小为1。
探究动能定理(各种方案)
2.在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中, 组采用如图11所示的实验装置和实验器材.
某实验小
(1)为了用细线的拉力表示小车受到的合外力,可 以改变木板的倾角,使重力的一个分力平衡小车及 纸带受到的摩擦力.简要说明你平衡摩擦力的实验
判断方法
不挂沙桶固, 在靠近打点计时器的一端垫高 水平木板,使物体能够沿倾斜的木板匀速 . 向下运动。
码质量之和,|v22-v12|是两个速度传感器记录速度的平 方差,可以据此计算出动能变化量ΔE,F是拉力传感器受 到的拉力,W是F在A、B间所做的功.表格中的ΔE3 =
0.600J ,W3= 0.610J .(结果保留三位有效数字)
ΔE/J 0.190 0.413 ΔE3 1.20 F/N 0.400 0.840 1.220 2.420 W/J 0.200 0.420 W3 1.21
(1)实验主要步骤如下:
①测量
小车 和拉力传感器的总质量M ;把细线的一 1
端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;
正确连接所需电路;
②将小车停在C点, 释放小车 ,小车在细线拉动下运动,
记录细线拉力及小车通过A、B时的速度.
③在小车中增加砝码,或 减少砝码 ,重复②的操作.
(2)下表是他们测得的一组数据,其中M是M1与小车中砝
次数 M/kg |v12-v22|/(m/s)2 1 2 3 4 0.500 0.500 0.500 1.000 0.760 1.65 2.40 2.40
5
1.000
2.84
1.42
2.860
1.43
(3)根据上表,请在所示的方格纸上作出ΔE-W图线.
(3)根据上表,请在所示的方格纸上作出ΔE-W图线.
动能定理实验集锦
3.某实验小组设计出如下的实验方案,实验装置如图甲所示。
测得出小车质量为M ,砝码及砝码盘总质量为m ,所使用的打点计时器交流电频率f =50 Hz 。
实验步骤是:A .按图中所示安装好实验装置。
B .调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下做匀速运动。
C .取下细绳和砝码盘。
D .将小车置于打点计时器旁,先接通电源,再放开小车,打出一条纸带。
回答下列问题:(1)如图乙所示是实验中打出的一条纸带的一部分,测出四段x 1、x 2、x 3、x 4位移大小,则可求出小车的加速度大小为 m/s 2(保留两位有效数字);小车质量M 与砝码及砝码盘总质量m 之比 。
(g=10m/s 2)(2)按上述方案做实验,以及这段纸带是否能验证动能定理?________(填“是”或 “否”);若能,请写出需要验证的关系式为 。
(用所测物理量的符号表示)【答案】(1)0.88;11.4(2) 是 ; )(2.0212.021********x x mg x x M x x M +=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+ 【解析】试题分析:(1)根据作差法得:2221234/88.0/04.006.00687.00775.00864.04s m s m T x x x x a =--+=--+=.由牛顿定律可知:mg=Ma ,可得4.1188.010===a g m M (2)按上述方案做实验,以及这段纸带能验证动能定理;可求得x 1和x 2中间时刻的速度:T x x v 2211+=;x 3和x 4中间时刻的速度:T x x v 2432+=,要验证的关系是:)(2121322122x x mg Mv Mv +=-,即)(2.0212.021********x x mg x x M x x M +=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+ x 1x 2 x 3 x 4乙 甲考点:验证牛顿定律及动能定理.4.某探究学习小组的同学欲以如图装置中的滑块为对象验证“动能定理”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还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、垫块等需要的东西。
动能定理实验 (2)
动能定理实验
为了演示动能定理,可以进行以下实验:
材料:
- 一个小球
- 一个直线轨道或斜面
- 一个标尺
- 一个卷尺
- 一个停表
实验步骤:
1. 将直线轨道或斜面放在平整的水平面上。
2. 将小球放在轨道或斜面的顶端,并确保它静止不动。
3. 使用标尺测量小球的起始高度h,即从水平面到小球的高度。
4. 使用卷尺测量轨道或斜面的长度L。
5. 使用停表记录小球从顶端滑落到底端所用的时间t。
6. 重复实验多次,记录每次实验的结果。
实验结果:
根据动能定理,小球的动能K与其高度h和速度v之间存在以下关系:
K = mgh,其中m为小球的质量,g为重力加速度。
1. 计算每次实验的小球的速度v,使用的公式为 v = L/t。
2. 使用已知的质量m和重力加速度g,计算每次实验的动能K。
3. 比较实验结果,验证动能定理是否成立。
也就是说,通过实验测量得到的动能K是否与理论计算得到的动能K相吻合。
注意事项:
- 确保实验台面平整且水平。
- 测量时要准确并仔细操作,以确保数据的准确性。
- 实验时要注意安全,小球滑落时可能产生一定的动能,可以使用适当的防护措施,如放置阻挡器在小球终点位置以防止它跳起来。
通过这个实验,你可以直观地观察到小球滑动时的动能变化,并验证动能定理的成立。
实验探究动能定理(“小车”相关文档)共8张
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一样,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。
(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请他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:______________________________。
假设(3不)是在直上线,述可思实索验能否中,假设对该同窗选择的仪器和做法做一些更改,那么可以
(2)实验数据记录
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)
(3)实验数据处置及分析: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。
五、本卷须知
1.平衡摩擦力 实验中的小车不可防止地要遭到摩擦力的作用,摩擦力对小车做负功,我们研讨的是橡皮筋 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。判别能否已 平衡掉摩擦力的方法是,轻推一下小车,察看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……橡皮筋进展第2次、第3次……实验时,每次实验时橡皮筋伸长的 长度都应坚持一致。
验证动能定理的高中物理实验
验证动能定理的高中物理实验篇一:2021年秋季高三物理实验专题(动能定理)高三物理实验专题知识点一、实验原理一、目的:通过研究物体自由下落过程中动能和势能的变化,验证机械能守恒定律。
二、实验原理:在自由落体运动中,物体的重力势能和动能相互转化,但总机械能守恒;(1)以重物下落的起始点o点为基准,设重物下落的质量为m,某时刻的瞬时速度为v,下落的高度为h,则应该有mgh?出速度v、下落高度h,即可验证机械能守恒;十二mv;测2(2)找到任意两点a和B,分别测量两点的速度VA和VB以及两点之间的距离?h、如果机械能是守恒的呢?埃克??实验仪器:点阵计时器、纸带、天平、铁架(带铁夹)、重物、学生电源;四、主要步骤:1.将点定时器安装在铁架上,用电线将点定时器与交流电源连接;2.用手握住纸带上端,保持纸带垂直,使重量仍然接近点计时器;3.打开电源,松开纸带,让重物自由下落,在纸带上放置一系列小点,然后断开电源;4.处理数据并得出结论五、注意事项:1.安装点定时器时,纸带的两个限位孔必须在同一垂直线上,以减少摩擦阻力;2.选择质量高、密度大的重物,减少空气阻力的影响;3.尽量挑选第一、二两点间距接近2mm、点迹清晰呈一条直线的纸带;4.位移测量时尽量选择长一些,减小测量误差;例子:1、在一次实验探究课上,某同学利用自由落体来探究机械能守恒定律,该同学开始实验时的情形如图所示,他将电磁打点计时器接通低压电源后释放纸带.(1)请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方①;②;(2)在老师的指导下,学生规范了实验操作,重新进行了实验,并得到了几个(3-5)条)打出一系列点的纸带,在选点验证机械能守恒时,有以下几种方案,其中对选取纸带的1、2两点间距离要求小于或接近2mm的是方案,(填“一”或“二”)方案一:使用起点和第n个点进行计算;方案二:取任意两点进行计算(3)该同学最终选择了方案一,结合图象法进行数据分析,他从纸带上选取多个点.测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方v,根据实验数据作出二12五、H图像,其中表示图像的斜率22.一个实验团队使用图1所示的实验装置来验证机械能守恒定律。
动能定理的实验报告
动能定理的实验报告
《动能定理的实验报告》
实验目的:通过实验验证动能定理,即动能与物体的速度和质量有关。
实验材料:小车、测速仪、不同质量的物块、平滑的水平面。
实验步骤:
1. 将小车放在水平面上,用测速仪测量小车的初始速度。
2. 在小车上放置不同质量的物块,再次用测速仪测量小车的速度。
3. 记录每次实验的小车质量、物块质量、初始速度和最终速度。
实验结果:
实验结果表明,当小车的质量不变时,放置不同质量的物块会使小车的速度发生变化。
根据动能定理,动能与速度的平方成正比,与物体的质量成正比。
因此,放置不同质量的物块会改变小车的动能。
实验结论:
通过实验验证了动能定理,即动能与物体的速度和质量有关。
根据实验结果,可以得出结论:动能与速度的平方成正比,与物体的质量成正比。
这一结论对于理解动能的变化规律具有重要意义,也为实际生活中的运动问题提供了理论支持。
实验意义:
动能定理是物理学中的重要定律,通过实验验证可以加深对动能的理解,也为实际问题的解决提供了理论依据。
本实验的结果对于工程设计、交通运输等领域具有一定的指导意义,有助于提高能源利用效率,减少能源浪费。
总结:
通过本次实验,我们验证了动能定理,并得出了动能与速度、质量的关系。
这一实验不仅增强了我们对动能定理的理解,也为我们在实际生活和工作中应用物理学知识提供了重要的参考依据。
希望通过这样的实验,能够激发更多人对物理学的兴趣,促进科学知识的传播和应用。
验证动能定理归纳总结
验证动能定理归纳总结动能定理是物理学中的一项基本定理,描述了物体运动时动能的变化与物体所受的力之间的关系。
本文将对动能定理进行验证,并通过归纳总结的方式进行分析。
一、动能定理的表述动能定理可以表述为:当一个物体受到合外力作用时,物体动能的变化等于物体所受合外力的功。
动能是描述物体运动状态的物理量,它与物体的质量和速度有关。
动能定理提供了动能与力之间相互关联的关系,可以从宏观的角度理解力对物体所做的功与物体动能的变化之间的联系。
二、验证动能定理的实验为了验证动能定理,我们可以进行简单的实验。
实验装置包括一个光滑的水平面,一块质量为m的物体和一段固定的距离。
实验步骤如下:1. 将物体放置在起点位置上,记录下物体的质量m和初始速度v0。
2. 施加一个已知的合外力F,使得物体开始运动。
3. 物体沿着水平面运动,经过一段距离d之后停下来。
4. 记录下物体运动过程中所受到的合外力F和终止时的速度v。
5. 根据动能定理,计算出初始动能和终止动能。
三、实验结果与分析根据动能定理,物体的动能变化等于物体所受合外力的功,即ΔK = W。
其中,ΔK表示动能的变化,W表示合外力对物体所做的功。
根据实验结果计算动能变化和合外力对物体所做的功,可以发现它们在数值上是相等的。
这验证了动能定理的正确性。
通过多次实验,我们可以得出如下的归纳总结:1. 当物体的质量m相同但速度不同时,动能的变化与速度成正比。
速度越大,动能的变化越大。
2. 当物体的速度v相同但质量不同时,动能的变化与质量成正比。
质量越大,动能的变化越大。
3. 当物体的质量m和速度v同时变化时,动能的变化与质量和速度的乘积成正比。
由此可见,动能定理为我们理解物体运动提供了一种重要的工具,它揭示了动能与力之间的关系。
在实际应用中,动能定理有助于我们分析物体的运动以及对物体所施加的力的影响。
四、应用与拓展动能定理不仅在物理学中具有重要意义,还在其他领域中得到了广泛应用。
物理一轮复习 专题24 探究动能定理(练)(含解析)
专题24 探究动能定理1.某兴趣小组想通过物块在斜面上运动的实验探究“合外力做功和物体速度变化的关系”.实验开始前,他们提出了以下几种猜想:①W∝ 错误!,②W∝v,③W∝v2.他们的实验装置如图甲所示,PQ为一块倾斜放置的木板,在Q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点时的速度),每次实验,物体从不同初始位置处由静止释放.同学们设计了以下表格来记录实验数据.其中L1、L2、L3、L4……代表物体分别从不同初始位置处无初速释放时初始位置到速度传感器的距离,v1、v2、v3、v4……表示物体每次通过Q点的速度。
他们根据实验数据绘制了如图乙所示的L-v图象,并得出结论W∝v2。
(1)你认为他们的做法是否合适?(2)你有什么好的建议?(3)在此实验中,木板与物体间摩擦力的大小________(填“会"或“不会")影响探究出的结果.【答案】(1).不合适 (2)。
应进一步绘制L-v2图像(3)。
不会2.为了探究“合外力做功和动能变化的关系"的实验,某实验小组使用如图所示的水平气垫导轨装置进行实验。
其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G1、G2光电门时,光束被遮挡的时间分别为t1、t2都可以被测量并记录,滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M,挡光片宽度为D,两光电门间距离为x,绳悬吊的砝码的质量为m (m远小于M),重力加速度为g.滑行器从G1到G2的过程中增加的动能为________________,合力对滑行器做的功为_________________。
(用t1、t2、D、x、M、m和g表示)【答案】2222211()2D DMt t,mgx3.如图l所示,某组同学借用“探究a与F和m之间的定量关系"的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化瞬关系”的实验:①为达到平衡阻力的目的,取下细绳及托盘;通过调整垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做____运动。
原创1:实验五 探究动能定理
7.实验数据记录 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)
8.实验数据处理及分析 在坐标纸上画出W-v和W-v2图线 (“W”以一条橡皮筋做的功为单位).
9.实验结论:由图象可知外力对物体做功与物体速度 变化的关系为W∝v2.
注意事项 1.平衡摩擦力很关键,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带上的点的均匀程度判断小 车是否做匀速运动,找到木板的一个合适的倾角. 2.测小车速度时,纸带上的点应选均匀部分的, 也就是选小车做匀速运动状态的. 3.橡皮筋应选规格一样的.力对小车做的功以一 条橡皮筋做的功为单位即可,不必计算出具体数值. 4.小车质量应大一些,使纸带上打的点多一些.
由打点计时器所打的纸带测出.
(1)(多选)关于该实验,下列说法正确的是( CD)
A.打点计时器可以用直流电源供电,电压为 4~6 V
B.实验中使用的若干条橡皮筋的原长可以不相等 C.每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出
D.利用每次测出的小车最大速度 vm 和橡皮筋做的功 W, 依次作出 W-vm、W-v2m、W-v3m、W2-vm、W3-vm…的 图象,得出合力做功与物体速度变化的关系
【解析】橡皮筋做的功等于橡皮筋所释放的弹性势能,
但无法直接测量,橡皮筋的条数成倍增加,弹性势能
也会成倍增加,即做功成倍增加,但橡皮筋只是在释
放弹性势能的一段时间内才做功,故A、C错,B
对.橡皮筋的弹性势能与形变量的平方成正比,当拉
伸为原来的两倍时,橡皮筋的做功变为原来的4倍,
故D错.
【答案】 B
3.某兴趣小组在做“探究做功和物体速度变化关系”的 实验前,提出以下几种猜想:①W∝v,②W∝v2,③W ∝ v…他们的实验装置如图 (a)所示,PQ 为一块倾斜放 置的木板,在 Q 处固定一个速度传感器(用来测量物体每 次通过 Q 点的速度).在刚开始实验时,有位同学提出, 不需要测出物体质量,只要测出物体从初始位置到速度 传感器的距离和读出速度传感器的示数就行了,大家经 过讨论采纳了该同学的建议.
专题(36)实验五 探究动能定理---2021年高考物理复习专题训练含真题及解析
D.桌面到地面的高度 h E.小物块抛出点到落地点的水平距离 L ②将几次实验中橡皮筋对小物块做功分别记为 W1、W2、W3、……,小物块抛出点到落地点的水平距离分 别记为 L1、L2、L3、…….若功与速度的平方成正比,则应以 W 为纵坐标、________为横坐标作图,才能得 到一条直线. ③由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略,则由此引起的误差属于______________(填“偶然误差”或“系统误 差”). 命题热点二:实验装置的创新 1.装置时代化
2021 年高考物理一轮复习考点全攻关
专题(36)实验五 探究动能定理(原卷版) 双基过关: 基本实验要求 1.实验目的 探究功与物体速度变化的关系. 2.实验原理如图所示
(1)一根橡皮筋作用在小车上移动距离 s——做功为 W. (2)两根橡皮筋作用在小车上移动距离 s——做功应为 2W. (3)三根橡皮筋作用在小车上移动距离 s——做功应为 3W. (4)利用打点计时器求出小车离开橡皮筋时的速度,列表、作图,由图象可以确定功与速度变化的关系. 3.实验器材 橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉、刻度尺等. 4.实验步骤 (1)垫高木板的一端,平衡摩擦力. (2)拉伸的橡皮筋对小车做功: ①用一条橡皮筋拉小车——做功 W. ②用两条橡皮筋拉小车——做功 2W. ③用三条橡皮筋拉小车——做功 3W. (3)测出每次做功后小车获得的速度. (4)分别用各次实验测得的 v 和 W 绘制 W-v 或 W-v2、W-v3、……图象,直到明确得出 W 和 v 的关系. 5.实验结论
1 物体速度 v 与外力做功 W 间的关系 W= mv2.
2 基本实验方法 1.实验注意事项 (1)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. (2)测小车速度时,应选纸带上的点迹均匀的部分,也就是选小车做匀速运动的部分.
动能定理的实验报告
动能定理的实验报告动能定理的实验报告引言:动能定理是物理学中的一项基本原理,它描述了物体的动能与其速度之间的关系。
本实验旨在通过实验验证动能定理,并探究其在不同情况下的适用性。
实验设备:1. 弹簧秤2. 弹簧3. 小球4. 直尺5. 计时器6. 实验平台实验过程:首先,将实验平台放置在水平的桌面上,并将弹簧固定在平台上。
然后,将小球放在弹簧上方,使其处于静止状态。
使用直尺测量小球的初始高度,并记录下来。
接下来,用手指轻轻将小球向下推动,使其沿弹簧向下滑动。
同时,使用计时器记录小球从初始位置滑动到弹簧的伸长位置所用的时间,并记录下来。
然后,测量小球滑动到弹簧伸长位置时的高度,并记录下来。
根据测得的高度差,计算出小球在滑动过程中所获得的重力势能的减少量。
最后,根据动能定理的公式:ΔKE = W,其中ΔKE表示动能的变化量,W表示物体所受的合外力所做的功。
根据实验结果,计算出小球在滑动过程中动能的变化量,并与物体所受的合外力所做的功进行比较。
实验结果:根据实验数据计算得出的动能变化量与物体所受的合外力所做的功相等,验证了动能定理的适用性。
实验结果表明,在这个特定的情况下,动能定理成立。
讨论:在本实验中,我们使用了一个简单的系统,即小球在弹簧上滑动的过程。
根据动能定理,物体的动能变化量等于物体所受的合外力所做的功。
在这个实验中,合外力即为重力,因此动能的变化量应等于重力势能的减少量。
然而,需要注意的是,动能定理仅在合外力做功的情况下成立。
如果存在其他形式的能量转化,例如摩擦力等,动能定理可能不再适用。
此外,本实验中的结果仅适用于小球在弹簧上滑动的特定情况。
如果改变实验条件,例如改变小球的质量、弹簧的弹性系数等,动能定理的适用性可能会有所变化。
因此,在实际应用中,需要根据具体情况来判断动能定理的适用性。
结论:通过本实验,我们验证了动能定理在小球在弹簧上滑动的情况下的适用性。
动能定理是物理学中一个重要的原理,它描述了物体的动能与其速度之间的关系。
高考物理(热点+题型全突破)专题6.7 实验探究动能定理(含解析)
专题6.7 实验探究动能定理数据处理与分析【数据处理】(1)测出每次做功后小车获得的速度。
(2)分别用各次实验测得的v 和W 绘制W -v 或W -v 2、W -v 3、……图象,直到明确得出W 和v 的关系。
(3)结论:物体速度v 与外力做功W 间的关系W =12mv 2。
【误差分析】1.误差来源:一是由于忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力对实验的影响,二是橡皮筋长度、粗细不一,使得拉力及拉力的功与条数不成正比带来误差,三是纸带上所打点的间距测量也会带来误差。
四是描点不准带来误差。
2.减小误差的办法(1)实验前要先平衡摩擦力。
(2)尽量选用同一规格的橡皮筋。
(3)选用间距均匀的几个间隔,测量其总长度,求得平均速度。
(4)描点时既要观察各点的位置关系,又要考虑应有的函数关系,若拉力大,小车速度大,点数少,可能使W 与v 呈线性关系,控制小车速度,加大纵坐标单位长度,可减小误差。
【注意事项】1.平衡摩擦力的方法:将木板一端垫高,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,找到木板的一个合适的倾角。
2.测小车速度时,纸带上的点应选均匀部分的,也就是选小车做匀速运动的。
3.橡皮筋应选规格一样的,力对小车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。
4.每次释放小车时,都要让它从同一位置由静止开始运动。
5.小车质量应大一些,使纸带上打的点多一些。
题型一考查实验原理与实验操作【示例1】[2014·天津卷·9(2)]某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。
此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。
组装的实验装置如图所示。
(1)若要完成该实验,必需的实验器材还有哪些________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(完整版)高中物理力学学实验探究动能定理(实验+练习)
探究动能定理一、实验目的1.通过实验探究外力对物体做功与物体速度的关系.二、实验原理探究功与速度变化的关系,可用如实验原理图所示的装置进行实验,通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加,再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v ,最后通过数据分析得出速度变化与功的关系.三、实验器材橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等.四、实验步骤1.垫高木板的一端,平衡摩擦力.2.拉伸的橡皮筋对小车做功:(1)用一条橡皮筋拉小车——做功W .(2)用两条橡皮筋拉小车——做功2W .(3)用三条橡皮筋拉小车——做功3W .3.测出每次做功后小车获得的速度.4.分别用各次实验测得的v 和W 绘制W -v 或W -v 2、W -v 3……图象,直到明确得出W和v 的关系.五、数据处理1.求小车的速度:利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离x ,则v =x T(其中T为打点周期).2.实验数据处理在坐标纸上画出W -v 和W -v 2图象(“W ”以一根橡皮筋做的功为单位).根据图象得出W ∝v 2.六、误差分析1.误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一,使橡皮筋的拉力做功W 与橡皮筋的条数不成正比.2.没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差.3.利用打上点的纸带计算小车的速度时,测量不准带来误差.七、注意事项1.平衡摩擦力的方法是轻推小车,由打在纸带上的点是否均匀判断小车是否匀速运动.2.测小车速度时,纸带上的点应选均匀部分的.3.橡皮筋应选规格一样的.力对小车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.4.小车质量应大一些,使纸带上打的点多一些.八、实验结论物体速度v 与外力做功W 间的关系W ∝v 2.九、练习巩固1.某实验小组用图所示的实验装置和器材做“探究动能定理”实验,在实验中,该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力,为探究小车的动能变化规律:(1)为了保证实验结果的误差尽量小,在实验操作中,下面做法必要的是____。
探究动能定理实验专题
探究动能定理实验专题本文介绍了两种探究动能定理的实验方法。
第一种方法是利用重物做自由落体运动,具体方法可以参考三维设计。
第二种方法是利用探究牛顿第二定律的实验装置,目的是探究外力做功与物体动能变化的定量关系。
实验装置包括长木板、刻度尺、打点计时器、纸带、导线、电源、小车、细线、砝码盘、砝码和天平。
实验步骤包括测量木块、砝码和砝码盘的质量,装置好实验器材,接通打点计时器电源,释放木块让它做加速运动,取下纸带并重复实验,选取点迹清晰的纸带进行数据处理,通过实验数据求出W合和ΔEkAB,比较两者之间的关系。
误差分析包括平衡摩擦力和测量位移、速度的不准确可能会带来误差。
此外,文章还提到了一个例子,介绍了某探究研究小组利用装置进行动能定理实验的情况。
本实验利用橡皮筋做功,探究动能定理。
实验器材包括计时器、纸带、木板、滑块、细线滑轮、水平实验台和小沙桶。
为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,实验时需在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。
在实验中,用打点计时器记录滑块的运动情况,测出两点的间距L和速度大小v1与v2(v1<v2)。
最终要验证的数学表达式为动能定理。
例2中,探究___做功与物体的动能改变量的关系的实验器材包括打点计时器、天平、秒表、低压交流电源、电池、纸带、细线、砝码、小车、砝码盘和薄木板。
多余的器材是薄木板,缺少的器材是气垫导轨和光电门计时器。
测量时间的工具是打点计时器,测量质量的工具是天平。
利用打点计时器记录小车在恒力F作用下做匀加速直线运动的纸带,测量数据可以验证动能定理。
例3中,利用气垫导轨和光电门计时器等装置探究动能定理。
通过改变滑轮下端的小盘中沙子的质量来改变滑块水平方向的拉力,滑块上装有宽为d的挡光片。
实验中,用天平称出小盘和沙子的总质量为m,滑块的质量为M,计时器显示挡光片经过光电门1和2的时间分别为Δt1、Δt2.在满足小盘和沙子的重力所做的功等于滑块动能的改变量的条件下,还需测量滑块的速度v和间距L。
专题1.12 探究动能定理实验(基础篇)(解析版)
2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练(物理实验)第一部分物理力学实验专题1.12 探究动能定理实验(基础篇)1.(2020河北石家庄期末调研)某实验小组想用下图所示装置验证动能定理。
垫块的作用是使长木板产生一个合适的倾角来平衡小车运动过程中受到的阻力,小车的凹槽可以添加钩码以改变小车的质量,用小桶以及里面的细沙的重力来替代小车受到的合力,可以改变细沙的多少来改变合力的大小。
已知打点计时器的打点频率为f,当地重力加速度为g。
(1)要完成实验,必须测量哪些物理量______A.纸带上某两点间的距离x,以及这两点的瞬时速度B.长木板的倾角αC.小车及凹槽内钩码的总质量MD.小桶及里面细沙的总质量m(2)仔细平衡小车受到的阻力,并多次改变小车的质量M和小桶里面细沙的质量m,通过测量和计算发现:合力的功总是大于两点动能的差值,这______(填“符合”或“不符合“)实验的实际情况。
.【参考答案】(1)CD(2)符合【名师解析】(1)以小车及凹槽内砝码为研究对象,根据动能定理可知,其中F可以用小桶以及里面的细沙的重力来代替,x是纸带上某两点间的距离x,M为小车及凹槽内钩码的总质量,v0和v为对应两点的速度。
因此需要测量的物理量为纸带上某两点间的距离x,小车及凹槽内钩码的总质量M,小桶及里面细沙的总质量m,但速度不是测量处理的,是计算出的结果,故CD正确,AB错误。
故选:CD。
(2)虽然平衡小车受到的阻力,但是运动过程中小桶以及里面的细沙的重力始终大于小车受到合外力,使合力的功总是大于两点动能的差值,这符合实验的实际情况。
故答案为:(1)CD ;(2)符合。
(1)根据该实验的实验原理、要求和减少误差的角度分析,平衡摩擦力作用后,进行实验过程中需要用刻度尺测量纸带上两点的距离,用天平测出小车及凹槽内钩码的总质量,小桶及里面细沙的总质量m 。
(2)根据实验原理,明确实验现象中产生实验误差的原因即可求解。
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探究动能定理实验1、实验目的:探究外力做功与物体动能变化的定量关系2、实验原理:(1)实验装置如图所示,在砝码和砝码盘的质量远小于小车质量时,可认为细绳的拉力就是砝码及砝码盘的重力(F 绳=G砝码及砝码盘)。
(2)平衡长木板的摩擦力。
(3)在砝码盘中加放砝码并释放砝码盘,木块将在砝码盘对它的拉力作用下做匀加速运动.在纸带记录的物体运动的匀加速阶段,适当间隔地取两个点A、B.只要取计算一小段位移的平均速度即可确定A、B两点各自的速度v A、v B,在这段过程中物体运动的距离s可通过运动纸带测出,我们可即算出合外力做的功W合=F绳S AB(F绳=G砝码及砝码盘)。
另一方面,此过程中物体动能的变化量为,通过比较W和ΔEk 的值,就可以找出两者之间的关系。
3、实验器材长木板(一端带滑轮)、刻度尺、打点计时器、纸带、导线、电源、小车、细线、砝码盘、砝码、天平.4、实验装置5、实验步骤及数据处理(1)用天平测出木块的质量M,及砝码、砝码盘的总质量m。
把器材按图装置好.纸带一段固定在小车上,另一端穿过打点计时器的限位孔;(2)把木块靠近打点计时器,用手按住.先接通打点计时器电源,再释放木块,让它做加速运动.当小车到达定滑轮处(或静止)时,断开电源;(3)取下纸带,重复实验,得到多条纸带;(4)选取其中点迹清晰的纸带进行数据处理,先在纸带标明计数点,然后取间隔适当的两点A、B。
利用刻度尺测量得出A,B两点间的距离S AB ;再利用平均速度公式求A、B两点的速度v A、v B;(4)通过实验数据,分别求出W合与ΔE kAB,通过比较W和ΔEk的值,就可以找出两者之间的关系。
6、误差分析1.没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差。
2.利用打点的纸带测量位移,和计算木块的速度时,不准确也会带来误差。
【跟踪训练】例1、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如图所示的装置,另外他们还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,释放小桶,滑块处于静止状态.若你是小组中的一成员,要完成该项实验,则: (1)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和沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是 ,实验时首先要做的步骤是 .(3)在(2)的基础上,某同学用天平称量滑块的质量M .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 和这两点的速度大小v 1与v 2(v 1< v 2).则本实验最终要验证的数学表达式为 (用题中的字母表示实验中测量得到的物理量).例2.在“探究恒力做功与物体的动能改变量的关系”的实验中备有下列器材:A.打点计时器;B.天平;C 秒表;D.低压交流电源;E.电池;F.纸带;G.细线、砝码、小车、 砝码盘;H.薄木板.(1)其中多余的器材是____________,缺少的器材是__________________.(2)测量时间的工具是__________________;测量质量的工具是____________________.(3)图实-5-12所示是打点计时器打出的小车(质量为m )在恒力F 作用下做匀加速直线运动的纸带.测量数据已用字母表示在图中,打点计时器的打点周期为T .请分析,利用这些数据能否验证动能定理?若不能,请说明理由;若能,请说出做法,并对这种做法做出评价例3.某探究小组利用气垫导轨和光电门计时器等装置(如图所示)探究动能定理.他们通过改变滑轮下端的小盘中沙子的质量来改变滑块水平方向的拉力;滑块上装有宽为d 的挡光片.实验中,用天平称出小盘和沙子的总质量为m ,滑块(带挡光片)的质量为M ,计时器显示挡光片经过光电门1和2的时间分别为Δt 1、Δt 2.(1)在满足______的条件下,才可以认为小盘和沙子的重力所做的功等于滑块动能的改变量.(2)实验中还必须测量的物理量是______,试写出本次探究的原理表达式(用测量量和已知量表示)________________________.水平实验台 滑轮 小沙桶滑块 细线 打点计时器 纸带 长木板实验方法二:利用橡皮筋做功探究动能定理1、实验目的用实验方法探究动能定理2、实验原理外力对物体所做功等于物体动能增量。
(注意:实验中,可以通过改变橡皮筋的根数,达到改变外力做功;通过打电计时器记录物体运动,分析物体的速度,从而得到它的动能增量;当然也可以直接利用光电门测出物体获得的速度)3、实验器材 打电计时器,物体,电源,橡皮筋(保证近似相同),木板(或:汽垫导轨,光电计时装置)4、实验步骤1.按图把实验器材安装好,并平衡摩擦力。
(调整有打点计时器一端的长木板高度)2.用一根橡皮筋套住物块,拉至某位置O ,接通电源,放开物块,打点计时器在纸带上打下一系列点,取下纸带,在纸带上写上编号。
3.改变橡皮筋根数,从同一位置O ,释放物块,得到一系列纸带4.通过纸带数据处理,得到物块的速度v5、数据处理先对测量数据进行估计,或者作个W-v 草图,大致判断两个量可能是什么关系。
如果认为可能是W ∝v 2,对于每一个速度值算出它的二次方,然后以W 为纵坐标、v 2为横坐标作图,如果这样作出来的图象是一条直线,说明两者关系真的就是W ∝v 2。
6、误差分析1.误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一,使橡皮筋的拉力做功W 与橡皮筋的条数不成正比。
2.没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差。
3.利用打点的纸带计算小车的速度时,测量不准会带来误差。
7、注意事项1.平衡摩擦力很关键,将木板一端垫高,使小车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带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动,找到木板一个合适的倾角。
2.测小车速度时,应选纸带上点距均匀的部分,也就是选小车做匀速运动时打在纸带上的点。
3.橡皮筋应选规格一样的。
力对小车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。
这是本实验的技巧之一,这里通过转换单位的方法巧妙地解决了这一难题,这也是物理实验中常用的一种思想和手段。
【跟踪训练】例4、如下图所示,是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验,图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形,这时,橡皮筋对小车做的功记为W. 当我们用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放. 小车每次实打点计时器 纸带橡皮筋 打点计时器纸带 橡皮筋验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.(1)除了图中的已给出的实验器材外,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________________________________________________________________________;(3)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的________部分进行测量;(4)下面是本实验的数据记录表,请将第2次、第3次……实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置;(5)从理论上讲,橡皮筋做的功W n和物体速度v n变化的关系应是Wn∝_______. 请你运用数据表中测定的数据在右上图所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性;例5、物体在空中下落的过程中,重力做正功,物体的动能越来越大,为了“探究重力做功和物体动能变化的定量关系”,我们提供了如图所示的实验装置.(1)某同学根据所学的知识结合右图设计一个本实验情景的命题:如图如示,质量为m的小球在重力mg作用下从开始端自由下落至光电门发生的____,通过光电门时的____,试探究重力做的功____与小球动能变化量____的定量关系(请在①②空格处填写物理量的名称和对应符号;在③④空格处填写数学表达式.)(2)某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数字.①用天平测定小球的质量为0.50 kg;②用游标尺测出小球的直径为10.0 mm;③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为82.80 cm;④电磁铁先通电,让小球吸在开始端;⑤电磁铁断电时,小球自由下落;⑥在小球经过光电门时间内,计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50×10-3s,由此可算得小球经过光电门的速度为__________m/s.⑦计算得出重力做的功为________J,小球动能变化量为_______J.(g取9.8 m/s2,结果保留三位数字)(3)试根据(2)下好本实验的结论:_________________探究动能定理实验专题答案1、答案:(1)天平,刻度尺 (2)沙和沙桶的质量远小于滑块的质量 平衡摩擦力(3)21222121Mv Mv mgL -= 2、(1)C 、 E 毫米刻度尺 (2)电磁打点计时器 天平 (3)略[解析](3)能.从A 到B 的过程中,恒力做的功为W AB =Fs AB ,物体动能的变化量为E k B -E k A =12mv 2B -12mv 2A =12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫s B 2T 2-12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫s A 2T 2,只要验证Fs AB =12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫s B 2T 2-12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫s A 2T 2即可,F 为砝码的重力,可读取.优点:A 、B 两点的距离较远,测量时的相对误差较小;缺点:只进行了一次测量验证,说服力不强.3、(1)m ≪M (2)两光电门之间的距离xmgx =12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22-12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12 4、AC5、答案:(1)刻度尺 (2)把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力(3)点距均匀 (4)2W 3W 4W 5W(5)图象如下图所示:6、(1)位移s 、瞬时速度v 、mgs 、(2)⑥4.0 ⑦4.01、4.00(3)在误差允许范围内,重力做的功等于物体动能的变化量。