实验五探究恒力做功与动能改变关系

(3)由动能定理可得 mgL12m2v212M12v 答案 (1)天平、刻度尺 (2)沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量 平衡摩擦 力(将木板左端适当垫高) (3) mgL12m2v212M12v 点评 探究动能定理的实验方法较多,在解决此类 问题之前,首先要弄清本实验所涉及的实验原理和 方法,然后再依据相应规律求解.
图2
实验五探究恒力做功与动能改变关系
(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
实验五探究恒力做功与动能改变关系
变式练习 某同学做探究动能定理的实验,如图3所 示,图中小车在一条橡皮筋的作用下弹出,沿木板滑 行,这时,橡皮筋对小车做的功为W.当用2条,3条…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都由打点计时器所打的 纸带测出.
图3
实验五探究恒力做功与动能改变关系
时的功W为单位),小车获得的速度为横坐标,作 出W—v曲线.如果W—v曲线是一条直线,表明 W∝v;如果不是直线,可考虑是否存在下列关系: W∝v2、W∝v3、W∝ v ……
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2.根据各种草图,大致判断两个量可能是什么关 系.如果认为很可能是W∝v2,就作出W—v2曲线, 如果这条曲线是一条直线,就可以证明你的判断 是正确的.
(1)除了图中已有的器材外,还需要导线、开关、
(填测量工具)和
电源(填
“交流”或“直流”).
(2)实验中小车会受到阻力,可以使木板适当倾斜
来平衡摩擦力,需要在
(填“左”或“右”)
侧垫高木板.
(3)若粗糙的木板水平,小车在橡皮筋的作用下,当
小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所
在的位置可能是( )
实验五探究恒力做功与动能改变关系
3.把小车的另一端与一条橡皮筋的中点连接,向后 拖动纸带,并记下此时小车的位置.然后接通电 源,放开小车,将得到的纸带标号为1.
4.换上新纸带,橡皮筋分别采用两条、三条、四条 ……,重复步骤3,将纸带标号2、3、4……
【处理数据】 1.以橡皮筋对小车做的功为纵坐标(以第1次实验
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以及这两点对应的滑
块速度的大小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)
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思路点拨 本实验利用小沙桶(及沙)的重力表示 滑块受到的合外力,要注意小沙桶(及沙)的重力等 于滑块受到的合外力的条件是小沙桶(及沙)的质 量远小于滑块的质量,且不计摩擦阻力(利用平衡 摩擦力的方法).滑块的速度可以利用由打点计时 器打出的纸带进行数据处理得到. 解析 (1)为了测出滑块的质量和沙桶(及沙)的总 质量需要选用天平测量.为了对纸带进行数据处理 需要选用刻度尺. (2)由于小沙桶(及沙)的重力等于滑块受到的合外 力的条件是小沙桶(及沙)的质量远小于滑块的质 量,且不计摩擦阻力(利用平衡摩擦力的方法).所 以要保证沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量.实 验时首先要做的步实骤验五是探究平恒力衡做功摩与擦动能力改变.关系
【注意事项】 1.每次实验中小车要拖动到同一位置. 2.长木板要倾斜,使小车能在长木板上匀速运动. 3.实验中不用测小车的质量. 4.实验中测定的速度应是橡皮筋恢复形变以后小
车的速度,所以应选用那些间距较大,且相对均 匀的点来测量和计算.
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典例剖析
【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2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 由静止开始运动.若你是小组中的一位成员,要完 成该项实验,则:
A.橡皮筋处于原长状态
B.橡皮筋仍处于伸长状态
C.小车在两个铁钉连线处
D.小车已过两个铁实验钉五探连究恒线力做处功与动能改变关系
(4)某次所打纸带如图4所示,在正确操作的情况下, 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,应选用纸带的部分进行测量(根据下面 所示的纸带回答)
图1
实验五探究恒力做功与动能改变关系
【实验器材】 木板、小车、橡皮筋、打点计时器及交流电源、 纸带、刻度尺等. 【实验步骤】 1.安装实验装置:如图1所示. 2.平衡摩擦力:在长木板的有打点计时器的一端下
面垫一块木板,反复移动木板的位置,直至小车 上不挂橡皮筋时,纸带打出的点间距均匀,即小 车能匀速运动为止.
实验五 探究恒力做功与动能改变的关系
要点归纳
【实验目的】
探究恒力做功与动能改变的关系.
【实验原理】
采用如图1所示装置,让小车在橡皮筋作用下弹出,使小 车获得速度后沿木板匀速滑行.当用一条橡皮筋弹出时 对小车做的功记为W,则用两条、三条……完全相同的 橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验,每次橡皮 筋都拉伸到同一位置释放时,实验中橡皮筋对小车做的 功就是第1次的2倍实验(五2探W究)恒、力做3功倍与动(能3改W变关)系 …….橡皮筋每次
实验做的功使小车获得的速度根据打点计时器打出的纸 带得到.当得出若干组功和速度的数据后,以橡皮筋对小 车做的功为纵坐标,分别以小车获得的速度v、v2、 为 横坐标,以第1次实验时v的功W为单位,用描点法分别作 出W—v、W—v2、W—曲线,分析曲线,得出橡皮筋对v 小 车做的功与小车获得速度的定量关系.
【误差分析】 1.每个橡皮筋的劲度系数不同Biblioteka Baidu每次拉伸的长度
不完全一致,造成橡皮筋对小车做的功不是整数 倍关系引起误差. 2.不完全平衡摩擦力或平衡摩擦力过大,造成实验 中除橡皮筋的拉力做功外,还有其他力做功,并 由此造成最末阶段纸带上点的间隔不均匀而引 起测量速度的误差.
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