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 1

x 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。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。若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：

（1）实验时为了保证滑块（质量为M ）受到的合力

与沙和沙桶的总重力大小基本相等，实验时首先要做的步骤是 ，另外沙和沙桶的总质

量m 应满足的实验条件是 。

（2）在（1）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1v 与2v （1v < 2v ）。则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为 （用题中的字母表示）。

（3）由于实验原理上的原因，上述数学表达式只能是近似成立，那么，此试验中真正成立的等式为 （仍用上述题中的字母表示）。

【答案】（1）平衡摩擦力；m<

mgL m M v v =+- 【解析】

试题分析：（1）实验中平衡摩擦力后，绳子的拉力就是合外力；而此时对小车而言T Ma =，而对沙桶而言：mg T ma -=，整理得：M T mg M m

=+，只有当m M <<时，绳子拉力才接近等于mg 。（2）以滑块做为研究对象，则当绳子拉力接近等于mg 时，则根据动能定理22211()2mgL M v v =-。（3）真正成立的是22211()2

TL M v v =-，而题目中的M T mg M m =+，代入可得：22211()()2

mgL m M v v =+- 考点：动能定理，验证牛顿第二定律

5．实验题 用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律．

（1）完成平衡摩擦力的相关内容：

（i ）取下砂桶，把木板不带滑轮的一端垫高，接通打点计时器电源， （选填“静止释放”或“轻轻推动”）小车，让小车拖着纸带运动．

（ii ）如果打出的纸带如图所示，则应 （选填“增大”或“减小”）木板的倾角，反

复调节，直到纸带上打出的点迹

，平衡摩擦力才完成．

（2）如图所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A 、B 、C 、D 、E 是计数点（每打5个点取一个计数点），其中L 1=3．07cm, L 2=12．38cm, L 3=27．87cm, L 4=49．62cm 。则打C 点时小车的速度为 m/s ，小车的加速度是 m/s 2。（计算结果均保留三位有效数字）

（3）用该实验装置来探究“恒力做功与动能变化之间的关系”，假设实验得到的纸带仍如（2）中图所示，且已知：砂桶质量为m ，小车质量为M ，B 计数点速度为V B ，D 计数点速度为V D ，BD 之间的距离为L ，重力加速度为g ，请根据已知的这些条件，用字母写出本实验最终要验证的表达式为 _______________________________________.

（4）用图示装置做《探究做功与物体速度变化关系》的实验时(重力加速度g 取10m/s 2)，下列说法正确的是：

A ．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值

B ．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值

C ．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度

D ．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度

E ．该实验操作前必须要平衡小车受到的摩擦力

【答案】（1）（i ）轻轻推动（ii ）减小、间隔均匀（2）1.24/m s ，26.22/a m s =（3）

2211()()22

D B mgL M m v M m v =+-+（4）AC

E 【解析】

试题分析：（1）（i ）平衡摩擦力时，取下砂桶，把木板不带滑轮的一端垫高，接通打点计时器电源，轻轻推动小车，若小车拖着纸带做匀速直线运动，则摩擦力得到平衡．

（ii ）从纸带上看出，相等时间内位移越来越大，知小车做加速运动，需减小木板的倾角，直至小车做匀速直线运动，当纸带上打出的点迹间隔均匀，说明小车做匀速直线运动．

（2）每打5个点取一个计数点，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s ，小车通过C 点的速度 1.24/BD c BD

x v m s t ==．根据匀变速直线运动的推论公式2x aT ∆=可以求出加速度的大