5-5实验(一)探究动能定理

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探究动能定理实验报告

探究动能定理实验报告

探究动能定理实验报告实验目的:通过观察和测量物体的运动,探究动能定理的成立。

实验器材:1.平滑水平台面2.弹簧测力计3.动能定理实验装置(包括轨道、可运动的车、测量时间的器具等)实验原理:动能定理是物理力学中的基本定理之一,它揭示了物体动能与物体所受力学作用之间的关系。

按照动能定理,物体的动能等于物体所受合外力所做的功。

即动能定理公式为:Ek=W。

实验步骤:1.将平滑水平台面放置于实验桌上。

2.安装动能定理实验装置,包括轨道、可运动的车以及测量时间的器具。

3.将弹簧测力计固定在平滑水平台面上,确保测力计的刻度能够清晰可见。

4.首先调整弹簧测力计的位置,使得测力计的刻度与轨道一致。

5.将可运动的车放在轨道的起点,确保车与测力计始终保持接触。

6.用手将车推动起来,车在轨道上运动。

7.在车运动的过程中,观察弹簧测力计的指示值,并记录。

8.重复进行多次实验,分别改变车的起始位置和推动力度,保证数据的准确性和全面性。

数据处理与分析:根据实验记录的弹簧测力计的指示值,可以计算出物体在运动过程中所受到的力。

然后,根据施加的力和物体的位移,可以计算出物体所受外力所做的功。

最后,通过测量物体的质量和速度,可以得出物体的动能。

将物体的动能和所受外力所做的功进行比较,如果两者相等,说明动能定理成立。

实验结论:根据数据处理与分析的结果,我们可以得出结论:动能定理成立。

在实验过程中,我们观察到物体的动能和所受外力所做的功的值相等,验证了动能定理的正确性。

实验误差与改进:在实验过程中存在一些误差,例如弹簧测力计的刻度因为观察角度不同而产生一定的读数误差,以及由于车与轨道之间的摩擦力等因素,使得动能定理的验证结果不完全准确。

为了减小误差,可以采取以下改进措施:1.使用更精确的测力计,减小读数误差。

2.减小车与轨道之间的摩擦力,例如通过给轨道表面涂上润滑剂。

3.进行多次实验,取平均值,以提高数据的准确性和可靠性。

总结:通过本次实验,我们成功地探究了动能定理,并验证了动能定理的成立。

(完整版)验证动能定理实验

(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。

2015高考物理一轮复习课件:5-5 实验:探究动能定理 验证机械能守恒定律

2015高考物理一轮复习课件:5-5 实验:探究动能定理 验证机械能守恒定律

3.实验器材 铁架台(带铁夹), 电火花计时器(或电磁打点计时器), 重锤(带 纸带夹),纸带,复写纸片,导线,毫米刻度尺,低压交流电源.
4.实验步骤 (1)按图 5-5-5 所示将装置竖直架稳.
图 5-5-5
(2)手提纸带让重锤靠近打点计时器,待接通电源后,再松开 纸带. (3)换几条纸带,重做上述实验. (4)选取点迹清晰的纸带测量: ①在纸带上任意选取相距较远的两点 A、B,测出两点之间的 距离 hAB. ②利用公式计算出 A、B 两点的速度 vA、vB.
(2)如图 5-5-4 所示,借助电火花计时器打出的纸带,测出 物体自由下落的高度 h 和该时刻的速度 v.打第 n 个计数点时的瞬 时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度,即 xn+xn+1 hn+1-hn-1 vn= 或 vn= .(T 为相邻计数点间的时间间隔) 2T 2T
图 5-5-4
第五章
机械能及其守恒定律
第 5讲


回扣教材 抓基础
题型分类 学方法开卷速查 规ຫໍສະໝຸດ 特训回扣教材抓基础
夯实基础 厚积薄发
知识梳理 一、探究动能定理 1.实验目的 探究外力对物体做功与物体速度变化的关系.
2.实验原理 探究功与物体速度变化的关系,可通过改变力对物体做的功, 1 速度变化 ,为简化实验可将 测出力对物体做不同功时物体的□ 物体初速度设置为零,可用图 5-5-1 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.
(5)速度不能用 vn=gtn 或 vn= 2ghn计算,因为只要认为加速 度为 g,机械能当然守恒,即相当于用机械能守恒定律验证机械 能守恒定律,况且用 vn=gtn 计算出的速度比实际值大,会得出机 械能增加的错误结论,而因为摩擦阻力的影响,机械能应该减小, 所以速度应从纸带上直接测量计算.同样的道理,重物下落的高

探究动能定律的实验

探究动能定律的实验

探究动能定律的实验实验方法一: 用验证牛顿第二定律的实验装置来探究动能定理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。

5.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。

实验5 探究动能定理

实验5  探究动能定理

实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg,
从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=
,打B点时
小车的速度v=

(4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作如图丙所示的v2-W图
象。由此图象可得ν 2随W变化的表达式为
。根据功与
能的关系,动能的表达式中可能包含ν 2这个因子;分析实验结果的
A.长木板要适当倾斜,以平衡小车运动中受到的阻力 B.重复实验时,虽然用到橡皮筋的条数不同,但每次应使橡皮筋拉 伸的长度相同 C.利用纸带上的点计算小车的速度时,应选用纸带上打点最密集的 部分进行计算 D.利用纸带上的点计算小车的速度时,应选用纸带上打点最稀疏的 部分进行计算 答案:ABD
3.某实验小组采用如图所示的装置探究“动能定理”,图中小车中可 放置砝码,实验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面,打点 针时器工作频率为50 Hz. (1)实验的部分步骤如下: ①在小车中放入砝码,把纸带穿过打点计时 器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码; ②将小车停在打点计时器附近,_______,_______,小车拖动纸带, 打点计时器在纸带上打下一列点,_______; ③改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复②的操作.
单位关系,与图线斜率有关的物理量应是

(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满
足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,图丁中正确反映v2-W关
系的是

【解析】(1)打点计时器要使用交流电源,选B。
(2)平衡摩擦力是把长木板右端垫高,让重力的分力与阻力相平衡,
从而消除阻力对实验的影响,而纸带通过打点计时器的限位孔时,
(2017·北京高考)如图甲所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车, 使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。 利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。

动能定理实验

动能定理实验

4.由纸带算出小车获得的速度,把各次实验获得的速度 依次记入对应的表格中.
橡皮筋的条数 1 2 3 4 5 力对小车做的功 W 2W 3W 4W 5W 小车获得的速度
5.观察测得数据进行估计,大致判断两个量可能的关 系,然后以W为纵坐标,以v2(或v、v3)为横坐标作图, 寻找二者的关系.
四、注意事项
(1)可以判断纸带的__右__端__(填“左端”或“右端”)与木块连接.根
据纸带提供的数据计算打点计时器在打下A点和B点时木块的速度
vA=_0_._7_2__m/s,vB=__0_.9__7_m/s.(结果保留两位有效数字) (2)要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功WAB,还需要的实验 器材是_G______,还应测量的物理量是_B______.(填入所选实验器材
物理量的字母
表示]
【解析】重物落地后,木块做匀减速运动,故纸带的右端与木
块相连.由
vn

xn
xn1 2T

6.84 7.48 102
vA
2 0.1
m / s 0.72 m / s
9.4110.06 102/ s.
A.L-v2图象
B.L- v 图象
C.L- 1 图象
D.L- 1 图象
(3)本v实验中,木板与物体间摩擦力v的大小会不会影响探
究出的结果?
(2012·郑州模拟)某实验小组想测量木板对木块的摩擦力所 做的功.装置如图,一木块放在粗糙的水平长木板上,右 侧拴有一细线,跨过固定在木板边缘的滑轮与重物连接, 木块左侧与穿过打点计时器的纸带相连,长木板固定在水 平实验台上.实验时,木块在重物牵引下向右运动,重物 落地后,木块继续向右做匀减速运动,如图给出了重物落 地后打点计时器打出的纸带,纸带上的小黑点是计数点, 每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的 距离如图所示.打点计时器所用交流电频率为50 Hz,不计 纸带与木块间的拉力.

《走向高考》2013高考物理总复习 5-5实验(一)探究动能定理 实验(二)验证机械能守恒定律 77张

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走向高考· 物理
人教版 ·高考一轮总复习
路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
成才之路 ·物理 ·人教版 · 高考一轮总复习
必考内容
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第五章 机 械 能
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第5讲
实验(一)探究动能定理
必考内容 第五章 第5讲
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2.打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均匀, 应选间距均匀的那一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。 3.本实验并不需要测量橡皮筋做的功到底是多少焦耳, 只是测出以后各次实验橡皮筋做的功是第一次实验时的多少 倍,这样做可以大大简化操作。
必考内容 第五章
第5讲
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5.在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近 2 mm,且点迹清晰的一条纸带,在起始点标上 0,以后各点依 次标 1、2、3„„用刻度尺测出对应下落高度 h1、h2、 3„„。 h hn+1-hn-1 6. 应用公式 vn= 计算各点对应的即时速度 v1、 2T v2、v3„„。 1 7.计算各点对应的势能减少量 mgh 和动能的增加量 2 mv2,进行比较。
数据处理 橡皮筋条数 力对小车做的功 小车获得的速度 1 2 3 3W 4 5 6
W 2W
4W 5W 6W
必考内容 第五章
第5讲
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在处理数据的时候,如果作出的功—速度曲线是一条直 线,表明橡皮筋做的功与小车获得的速度的关系是正比例关 系,即 W∝v,如果不是直线,就可能是 W∝v2、W∝v3 或 W ∝ v„„到底是哪种关系?根据测得的速度分别按 W∝v2、 W∝v3 或 W∝ v„„算出相应的功的值,实际测得的速度与 哪一种最接近,它们之间就是哪一种关系,也可以对测量数 据进行估计,通过 W-v 草图大致判断两个量可能是什么关 系,如果认为很可能是 W∝v2,这时就应该作 W-v2 图象, 如果是一条直线,说明二者的关系是 W∝v2。

实验五 探究动能定理

实验五 探究动能定理

实验五探究动能定理一、基本原理与操作原理装置图操作要领(1)平衡:垫高木板的一端,平衡摩擦力(2)做功①用一条橡皮筋拉小车——做功W②用两条橡皮筋拉小车——做功2W③用三条橡皮筋拉小车——做功3W(3)小车:靠近打点计时器且接通电源再释放小车;每次小车须由同一位置由静止弹出(4)测速:测出每次做功后小车获得的速度1.利用纸带确定小车的末速度(1)橡皮筋恢复原长时小车已匀速,故应利用纸带上间距相等的部分计算小车速度。

(2)利用v=xt计算小车的速度,为减小测量误差,所选的范围应尽量长些。

2.绘制图象分别用各次实验的v和W绘出W-v,W-v2,W-v3等关系图象,直到作出的图象是一条倾斜的直线。

注意事项(1)选点测速: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点。

(2)橡皮筋的选择:橡皮筋规格相同。

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。

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。

教材原型实验命题角度实验原理与基本操作【例1】某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系”的实验,图1中小车是在1条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行,这时橡皮筋对小车做的功记为W。

当用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,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。

每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。

图1(1)除了图中已有的实验器材外,还需要导线、开关、__________(填测量工具)和__________(选填“交流”或“直流”)电源。

(2)实验中,小车会受到摩擦阻力的作用,可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力,则下面操作正确的是()A.放开小车,能够自由下滑即可B.放开小车,能够匀速下滑即可C.放开拖着纸带的小车,能够自由下滑即可D.放开拖着纸带的小车,能够匀速下滑即可(3)若木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置,下列说法正确的是()A.橡皮筋处于原长状态B.橡皮筋仍处于伸长状态C.小车在两个铁钉的连线处D.小车已过两个铁钉的连线(4)在正确操作情况下,打在纸带上的点并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用图2中纸带的________部分进行测量。

第三节 第1课时 实验:探究动能定理

第三节 第1课时  实验:探究动能定理

小车已有一定的初速度.
答案:(1)0.196 电源 0.100 (2)①小车质量没有远大于钩码 质量;②没有平衡摩擦力;③操作错误:先放小车后接通
6.(2012·济南高一检测)某兴趣小组在做“探究做功和
物体速度变化关系”的实验前,提出了以下几种猜想:①
W∝v, ②W∝v倾斜放置的木板,在Q处固定一个速度传感器(用
比较WG 与Δ EK 的大小。
数据记录
选择两 点速度 1
选择两 点动能
选择两 点距离
重力 做功
动能 变化
2
3

1.实验结论
实验结论与分析
在实验误差范围内,外力做的功等于物体动能的改变。 即 WF WG mgh 1 mv2 2 1 mv12 E K。
2 2
2.实验误差分析 造成本实验误差的主要原因——摩擦力
(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1.00 m/s.该同学将钩码
的重力当作小车所受的拉力,算出:拉力对小车做的功为
________ J,小车动能的增量为________ J. (2)此次实验探究结果,他没能得到“恒力对物体做的功,
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,只要测出物体初始位置 到速度传感器的距离和 读出速度传感器的读数就行 了,大家经过讨论采纳了该 P 速度传感器 Q
同学的建议。
图甲
①请你简要说明为什么不需要测出物体的质量? ②让小球分别从不同高度无初速释放,测出物体初始位 置到速度传感器的距离L1、L2、L3、L4„„,读出小球 每次通过Q点的速度v1、v2、v3、v4、„„,并绘制了如

实验:探究动能定理

实验:探究动能定理
小车和钩码质量的数据可算出小车析,由牛顿第二定律得,F =M a,同理
对钩码有,m
g-F
=m
a,联立解得,F
=M
M +m
m
g=
0.093 N 。
热点三 实验的改进与创新
实验器材及装置 的替换
数据测量的改进 由光电门计算速度 v=Δdt 测量纸带上各点速度→速度传感器直接显示速度大小
实验四 探究动能定理
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。
注意事项 1.平衡摩擦力: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 是否匀速运动,找到木板一个合适的倾角。 2.选点测速: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.橡皮筋的选择:橡皮筋规格相同时,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。
W/10-3 J 7.35 8.82 10.29 11.76 13.23 14.70
ΔEk/10-3 J 6.39 7.67 8.95 10.23 11.50 12.78
(W-ΔEk)/10-3 0.96 1.15 1.34 1.53 1.73 1.92 J
①实验结果表明,ΔEk总是小于W。你认为这是
点,造成这种情况的原因可能是没__有__平__衡___摩__擦__力_ 、 平_衡__摩__擦__力__不__够___或__平__衡__摩__擦__力__过___度.(写出一条即可)
热点二 数据处理与分析 【例2】(2017·江苏单科,10)利用如图所示的实验 装置探究恒力做功与物体动能变化的关系。小车的 质量为M=200.0 g,钩码的质量为m=10.0 g,打点 计时器的电源为50 Hz的交流电。

实验五、探究动能定理。实验六验证机械能守恒定律

实验五、探究动能定理。实验六验证机械能守恒定律

h
真实的实验结论中:动能的增加量略小于势能的减少 量为什么呢? 空气阻力、纸带与打点计时器间的摩擦、读数 等带来的误差 结论: 在误差允许的范围内,动能的增加量等于势 能的减少量,即机械能守恒
注 意 1、安装打点计时器时,必须使两纸带与限位孔在同 事 一竖直线上,以减小摩擦阻力。 项 2、不需测重物的质量,但重物应选用质量和密度较
纸带上的头两个点间的距离应接近2mm。 (实际小于2mm)
问 题 3
1.如何测量物体的瞬时速度?
中间时刻瞬时速度 等于该段平均速度
x AC vB 2t
速度能不能用 v = 2gh (h为第一个点到测 量点的距离)或 v = gt 计算?
这种方法认为加速度为g ,由于各种摩擦阻力不可 避免,所以实际加速度必将小于g,故这种方法也 不能用。
3.平衡摩擦力:小车后连纸带,不挂细绳与重物。把 导轨后端抬高到一定高度,直到小车在斜面上匀速运 动为止.
4 .在小车上连上细绳挂上砝码 ( 要使小车的质量远大 于砝码的质量),把纸带的一端固定在小车的后面,另 一端穿过打点计时器,先接通电源再放开小车,打点 计时器就在纸带上打下一系列的点,取下纸带并标记 使用的砝码质量. 5.重复步骤4,打2~3条纸带.
无需测量物体的质量
问 为便于计算下落过程最好取哪个点做为初位置? 题 起始点 2
h 纸带上打出的第一个点为计时起点0 (起始点的速 度应该为零,即打点计时器在纸带上打下第一个点 时纸带刚开始下落)。 1 2
gh = 2 v
对于实际获得的纸带,如何判定纸带上的第一个点 就是纸带刚开始下落时打下的点? 1 gt2 = 1×9.8×0.022m ≈2×10-3m = 2 mm x=2 2
数据处理

原创1:实验五 探究动能定理

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.

实验五 探究动能定理

实验五 探究动能定理

电门1速度为v1= d ,滑块通过光电门2速度为v2= d ;根据动能定理需要验证
t1
t2
的关系式为W=Fs=
1 2
Mv22
-
1 2
Mv12
=1
2
M
d t2
2
-1
2
M
d t1
2
,可见还需要测量出M,即
滑块、挡光条和拉力传感器的总质量;
必备知识 · 整合
关键能力 · 突破
(3)该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小,不是将砝码盘和砝码的总 重力作为滑块、挡光条和拉力传感器的拉力,故不需要满足砝码盘和砝码的 总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量。
,还需要知道小物块
的质量,故A、D、E正确,B、C错误。
②根据h=
1 2
gt2和L=v0t,可得
v02
=
g 2h
L2,若功与速度的二次方成正比,则功与L2正
比,故应以W为纵坐标、L2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,是实验方法不完善,则由此引起的
误差属于系统误差。
必备知识 · 整合
关键能力 · 突破
3.误差分析 (1)误差的主要来源是橡皮筋的长度和粗细不完全相同,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,测量不准带来误差。
必备知识 · 整合
关键能力 · 突破
必备知识 · 整合
关键能力 · 突破
(2)实验中甲、乙两同学用两种不同的方法来实现橡皮筋对小车做功的变化。 甲同学:把多条相同的橡皮筋并在一起,把小车拉到相同的位置释放; 乙同学:通过改变橡皮筋的形变量来实现做功的变化。 你认为 甲 (填“甲”或“乙”)同学的方法可行。

专题五 实验五:探究动能定理

专题五 实验五:探究动能定理

0.2
第 4 次 ______ 0.400
0.2
第 5 次 ______ 0.450
0.2
(4)从理论上讲,橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关 系应是 Wn∝______,请你根据表中测定的数据在如图 S5-3 所 示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性.
图 S5-3
解析:小车先加速后匀速,因为要测量小车最后获得的速 度,也就是最后做匀速运动的速度,故需要用刻度尺测出纸带 上点距均匀的间隔长度,然后除以时间间隔就是小车最后获得 的速度,本实验的原理就是根据橡皮筋条数成倍增加,橡皮筋 对小车做的功成倍增加,因为合力做的功等于小车获得的动能, 故小车获得的动能一定成倍增加,小车获得速度的二次方一定 成倍增加,可画出 W-v2 图象进行验证.
解析:(1)由于挡光条宽度很小,因此将挡光条通过光电门 时的平均速度当作瞬时速度,v1=Δlt1,v2=Δlt2.
(2)根据动能的定义式得: 通过光电门 1,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总 动能为 Ek1=12(M+m)Δlt12 通过光电门 2,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总 动能为 Ek2=12(M+m)Δlt22
本实验可从多个角度进行创新,比如可以利用验证牛顿第 二定律的实验装置在平衡好摩擦力后,在满足重物的质量远小 于小车的质量时将重物的重力作为对小车的拉力,此时可选小 车作为研究对象,如果不能满足重物的质量远小于小车的质量, 可将重物和小车整体作为研究对象,此时也可在小车与重物之 间加上一个力传感器测出小车受到的合力,在测量小车的速度 时,可用速度传感器或光电门进行测量,也可借助平抛运动的 特点来测量.
图 S5-8
(1)实验主要步骤如下: ①测量小车和拉力传感器的总质量 m1;把细线的一端固定 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 需装置. ②将小车停在 C 点,接通电源,然后释放小车,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.

实验五探究动能定理

实验五探究动能定理

高频考点例析
(3)在(2)的基础上,某同学用天平 称量滑块的质量M,往砂桶中装入适量 的细砂,用天平称出此时砂和砂桶的 总质量m.让砂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v1 与v2(v1<v2).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).
基础知识梳理
8.结论:恒力所做的功跟动能变化 量之间的关系是恒力所做的功等于物 体动能的变化.
基础知识梳理
五、注意事项 1.砝码和砝码盘的总质量要远小 于小车的质量. 2.平衡摩擦力时,砝码盘中不要 加砝码,但应连着纸带且接通电源. 3.小车所受的阻力f应包括小车受 的摩擦力和打点计时器对小车后所拖 纸带的摩擦力. 4.小车应靠近打点计时器,并且 要先接通电源后再放手.
高频考点例析
可以看出,m1、m2已知,v与v0已 知,s已测出,除摩擦力外,还需测量 的是小车的质量. 【答案】 (1)②接通打点计时器 电源 释放小车 关闭打点计时器电 源 (2)5.05~5.10 0.48~0.50(答案在 此范围都得分) (3)重力(钩码的重力) 摩擦力(阻 力) (4)Δv2∝s(速度平方的变化与位移 成正比) 小车的质量
图5 -5 -2
高频考点例析
对实验原理、器材的考 查 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5- 5-3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、细砂.当滑块连接上纸 带,用细线通过滑轮挂上空的小砂桶时, 释放小桶,滑块处于静止状态.若你是小 组中的一位成员,要完成该项实验,则: 题型一

实验报告5《探究动能定理》

实验报告5《探究动能定理》

实验报告5《探究动能定理》实验报告:探究动能定理摘要:本实验通过使用不同质量的小车,在水平面上进行运动,测量小车在不同速度下的动能和位移,从而探究动能定理。

实验结果表明,小车的动能与速度的平方成正比,验证了动能定理的正确性。

引言:动能定理是物理学中非常重要的一个定理,它描述了一个物体的动能与其质量和速度的平方成正比的关系。

动能定理可以用数学公式表示为:K=1/2mv^2,其中K代表动能,m代表质量,v代表速度。

方法:1.实验器材:小车、水平跑道、光电门、计时器、直尺、线尺、滑动器、质量砝码,电子秤。

2.实验步骤:a)将小车放在水平跑道上,调整小车和光电门的位置,使小车在光电门下能够顺利通过。

b)在光电门的一侧放置一个滑动器,以减小小车经过光电门时的误差。

c)在小车上放置一定质量的砝码,使小车的质量发生变化。

测量小车的质量,并记录下来。

d)测量小车在不同速度下通过光电门的时间,并计算速度。

e)在固定光电门位置的情况下,测量小车在不同速度下的位移,并记录下来。

f)计算小车的动能,并绘制动能与速度的关系图。

结果与讨论:本实验使用了三个不同质量的小车,其质量分别为50g、100g和150g。

通过测量小车在不同速度下通过光电门的时间,我们可以计算出小车的速度。

然后,我们在固定光电门的位置下,利用直尺测量小车在不同速度下的位移。

以下是实验结果的表格:质量(g) ,速度(m/s) ,位移(cm) ,动能(J)--------,-----------,---------,----------50,0.5,10,0.062550,1.0,20,0.125100,0.5,10,0.125100,1.0,20,0.25100,1.5,30,0.5625150,0.5,10,0.1875150,1.0,20,0.375根据上述结果,我们可以得出以下结论:1.小车的动能与速度的平方成正比,符合动能定理的预期。

2.小车的质量增加时,动能也相应增加,但增速逐渐减小。

实验5 探究动能定理

实验5 探究动能定理
第19页
)
考 点 题 型 突 破
综 合 技 能 演 练
必考部分 实验5
与名师对话· 系列丛书
高考总复习·课标版·物理
(3)若木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当 小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置,
知 识 梳 理 诊 断
下列说法正确的是(
)
综 合 技 能 演 练
A.橡皮筋处于原长状态 B.橡皮筋仍处于伸长状态
知 识 梳 理 诊 断
二、实验原理 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的
综 合 技 能 演 练
考 点 题 型 突 破
速度
,列
表、作图,由图象可以确定功与速度变化的关系.
[答案]
第21页
(1)交流
(2)D (3)B
(4)GJ
必考部分 实验5
与名师对话· 系列丛书
高考总复习·课标版·物理
考点二
知 识 梳 理 诊 断
数据处理与误差分析——教师点拨型
1.数据处理 (1)测量小车的速度:实验获得如图所示的纸带,为探究 橡皮筋弹力做的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
第12页
必考部分 实验5
与名师对话· 系列丛书
高考总复习·课标版·物理
当小车在 1 条橡皮筋的作用下沿木板滑行时, 橡皮筋对小
知 识 梳 理 诊 断
车做的功记为 W;当用 2 条、3 条、„橡皮筋重复实验时,设 法使每次实验中橡皮筋所做的功分别为 2W、3W、„. (1)图中电火花计时器的工作电压是________V 的交变电
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5-5实验(一)探究动能定理实验(二)验证机械能守恒定律一、选择题1.在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列物理量中需要用工具测量的有()A.重锤的质量B.重力加速度C.重锤下落的高度D.与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度[答案] C[解析]由机械能守恒定律列方程,等式两边都有质量可消去,故不用测质量,只需测重锤下落高度,计算出对应点的速度,故选C.2.(2011·吉林模拟)关于“探究动能定理”的实验,下列叙述正确的是()A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C.放小车的长木板应该尽量使其水平D.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出[答案] D[解析]本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳,只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了,A不正确;每次实验橡皮筋伸长的长度必须保持一致,只有这样才能保证以后各次实验时,橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍,B不正确;小车运动中会受到阻力,只有使木板倾斜到一定程度,平衡掉摩擦力才能减小误差,C不正确;实验时,应该先接通电源,让打点计时器开始工作,然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出,D正确.3.(2011·汕头模拟)下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中,正确的是()A.重物质量的称量不准会造成较大误差B.重物质量选用得大些,有利于减小误差C.重物质量选用得较小些,有利于减小误差D.纸带下落和打点不同步会造成较大误差[答案]BD[解析]验证机械能守恒,即验证减少的重力势能是否等于增加的动能即mgh=12m v2,其中质量可以约去,没必要测量重物质量,A不正确.当重物质量大一些时,空气阻力可以忽略,B正确,C错误.纸带先下落而后打点,此时,纸带上最初两点的点迹间隔较正常时略大,用此纸带进行数据处理,其结果是重物在打第一个点时就有了初动能,因此重物动能的增加量比重物重力势能的减少量大,D正确.4.某同学在做利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时,拖着纸带的小车在橡皮筋的作用下由静止运动到木板底端,在此过程中打点计时器在纸带上打下的相邻点间的距离变化情况是() A.始终是均匀的B.先减小后增大C.先增大后减小D.先增大后均匀不变[答案] D[解析]橡皮筋对小车作用过程中小车速度增大,所以点间距增大,当小车离开橡皮筋后做匀速直线运动,点的间距不再变化,所以选D.5.用如图所示实验装置来验证机械能守恒定律时,某同学的以下说法中正确的是()A.必须用秒表测出重物下落的时间B.实验操作时,注意手提着纸带使重物靠近计时器,先接通计时器电源,然后松开纸带C.如果打点计时器不竖直,重物下落时,其重力势能有一部分消耗在纸带摩擦上,就会造成重力势能的变化小于动能的变化D.验证时,可以不测量重物的质量或重力[答案]BD[解析]因为实验中运用打点计时器,不需要测时间,A错误;打点计时器不竖直,重物下落时,其重力势能有一部分消耗在纸带摩擦上,造成重力势能的减少大于动能的增量,C错误;实验时,为节约纸带,便于测量,应使重物靠近计时器,应先通电后放手,B正确;因为动能和势能表达式中都含有质量,可以消去,故不需测质量,D 正确.6.“验证机械能守恒定律”的实验中,使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为50Hz),得到如图所示的纸带.图中的点为计数点,相邻两计数点间还有四个点未画出来,下列说法正确的是()A .实验时应先放开纸带再接通电源B .(s 6-s 1)等于(s 2-s 1)的6倍C .由纸带可求出计数点B 对应的速率D .相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s[答案] C[解析] 使用打点计时器时应先接通电源后松开纸带,选项A错;T =5×150s =0.1s ,s 6-s 1=5aT 2,s 2-s 1=aT 2,所以(s 6-s 1)=5(s 2-s 1),选项BD 错误;由于s 2、s 3已知,计数点间的时间T =0.1s ,所以可求得计数点B 对应的速度,选项C 正确.二、非选择题7.(1)用公式12m v 2=mgh 时对纸带上起点的要求是____,为此,所选择的纸带第一、第二两点间距离应接近________.(2)若实验中所用重物的质量m =1kg ,打点纸带如图甲所示,打点时间间隔为0.02s ,则记录B 点时,重物的速度v B =________,重物动能E kB =________.从开始下落到至B 点,重物的重力势能减少量是________,因此可得出的结论是________.(3)根据纸带算出相关各点的速度v ,量出下落距离h ,则以v 22为纵轴,以h 为横轴画出的图线应是如图乙中的________.[答案] (1)初速为零 2mm(2)0.59m/s 0.17J 0.17J在实验误差范围内,重物动能的增加等于重物重力势能的减少(3)C[解析] (1)若重物是从初速度为零开始下落,由自由落体运动规律s =12gt 2,t 取0.02s ,g 取9.8m/s 2,可计算得s =1.96mm ≈2mm. (2)由匀变速直线运动规律可知v B =AC /2T ,E kB =12m v 2B ,ΔE pB =mgOB 由此可求得v B =0.59m/sE kB =0.17J ;ΔE pB =0.17J在实验误差范围内,重物动能的增加等于重物重力势能的减少.(3)因为12m v 2=mgh ,约去m ,得v 22=gh ,所以v 22-h 图象应是一条过原点的有斜率的直线,直线的斜率大小等于g ,所以C 正确.8.(2011·深圳模拟)用落体法验证机械能守恒定律的实验中,某同学按照正确的操作选得纸带,但在处理纸带的过程中不小心把纸带撕成三个小段,并丢了中间段的纸带,剩下的两段纸带如图所示.已知电源频率为50Hz ,在纸带上打出的各点间距离记录在图中.(1)A、B两点间的平均速度是________m/s;(2)丢失的中间段纸带上有________个点;(3)由这两段纸带可以求得重力加速度g=________m/s2. [答案](1)0.21(2)2(3)9.5[解析](1)T=0.02s,v=4.2mm0.02s=0.21m/s(2)19.4mm-4.2mm=15.2mm.15.2mm=ng×0.02s×0.02s,取重力加速度g=9.8m/s2.得n≈4,两段之间有3个间隔,故丢失2个点.(3)15.2mm=4g×0.02s×0.02s,可知g=9.5m/s2.9.(2011·合肥模拟)一学生利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.该弧形轨道的末端水平,离地面的高度为H.现将一钢球从轨道的不同高度h 处由静止释放,钢球的落点距离轨道末端水平距离为x.(1)若实验所测得的数据在误差范围内满足x2=________(用H、h表示),则说明钢球从释放到落地的过程中机械能守恒.(2)实际上轨道是不光滑的,钢球下滑过程需要克服摩擦力做功,已知测得钢球的质量为m,则钢球在下滑过程中克服摩擦力做功大小为________.(不计空气阻力).[答案](1)4Hh(2)mgh-mgx2 4H[解析] (1)钢球从轨道下滑过程中,若机械能守恒,则有mgh =12m v 2,即v 2=2gh 平抛过程中H =12gt 2,x =v t 所以x 2=4Hh(2)据动能定理mgh -W 克=12m v 2 又v =x t ,t =2Hg所以W 克=mgh -mgx 24H10.(2011·郑州模拟)某学习小组的同学利用如图所示装置验证动能定理,按如图所示组装好器材,在未装砂子的情况下释放小桶,滑块仍处于静止状态.你若是小组中的一位成员,要完成该实验(1)你认为首先要进行的步骤是___________________________ _____________________________________________;(2)实验时为了保证“滑块受到的合力可认为与砂和砂桶的总重力大小基本相等”,砂和砂桶的总质量m 与滑块的质量M 应满足的关系是______________________________________________________;(3)实验时,让砂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).[答案] (1)平衡摩擦力 (2)m ≪M(3)mgL =12M v 22-12M v 21[解析] 该实验中首先要平衡摩擦力以消除摩擦力作用,而为了保证“滑块受到的合力可以认为与砂和砂桶的总重力大小基本相等”,需要让运动加速度尽可能小一些,即要满足m ≪M ,本实验最终要验证动能定理,也就是以滑块为研究对象,滑块受到的合力做功等于滑块的动能增量,即要验证mgL =12M v 22-12M v 21. 11.(2011·淮南模拟)某实验小组利用如图(甲)所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒(气垫导轨底座已调水平).(1)如图(乙)所示,用游标卡尺测得遮光条的宽度d =________cm ;实验时将滑块从如图(甲)所示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt =1.2×10-2s ,则滑块经过光电门的瞬时速度为________m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有:钩码的质量m 、________和________(文字说明并用相应的字母表示).(2)本实验通过比较________和________在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示),从而验证了系统的机械能守恒.[答案] (1)0.52 0.43 滑块质量M 滑块移动的距离s(2)mgs 12(m +M )(d Δt )2 [解析] (1)卡尺读数为:d =(5+0.1×2)mm =0.52cm.瞬时速度v =d Δt =0.52×10-21.2×10-2m/s =0.43m/s. 还需测量的物理量有:钩码质量m ,滑块质量M ,滑块移动的距离s .(2)系统若机械能守恒,则mgs =12(M +m )(d Δt )2 故比较mgs 和12(M +m )(d Δt )2,若在实验误差允许范围内相等,则机械能守恒.12.(2011·海南)现要通过实验验证机械能守恒定律.实验装置如图1所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨,导轨上A 点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M ,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m 的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B 点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t ,用d 表示A 点到导轨底端C 点的距离,h 表示A 与C 的高度差,b表示遮光片的宽度,s 表示A 、B 两点间的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B 点时的瞬时速度. 用g 表示重力加速度.完成下列填空和作图:(1)若将滑块自A 点由静止释放,则在滑块从A 运动至B 的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为________.动能的增加量可表示为________.若在运动过程中机械能守恒,1t 2与s 的关系式为1t 2=________. (2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A 点)下滑,测量相应的s 与t 值,结果如下表所示:以s 为横坐标,1t2为纵坐标,在答题卡对应图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点:根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k =____________×104m -1·s -2(保留3位有效数字).由测得的h 、d 、b 、M 和m 数值可以计算出1t 2-s 直线的斜率k 0,将k 和k 0进行比较,若其差值在实验允许的范围内,则可认为此实验验证了机械能守恒定律.[答案] (1)Mgsh d -mgs 12(M +m )(b t )2 2(Mh -md )g d (M +m )b 2·s (2)描点作图见解析 2.39[解析] (1)ΔE p =ΔE p M +ΔE p m =Mg ·s ·h d -mgs =Mgsh d -mgs ;v 瞬B =b t ,ΔE k =12(M +m )v 2瞬B =12(M +m )(b t )2.由ΔE p =ΔE k 得Mgsh d -mgs =12(M +m )(b t )2,化简得:1t 2=2(Mh -md )d (M +m )b 2·gs . (2)图线如图.k=2.39.。

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