动能定理 实验

F2 G
如何使弹力做功成倍变化？ 选用相同的橡皮筋，且每次实验橡皮筋发生的
形变量相同（即小车每次从同一位置释放）
常用方案2
判断做
功W成
倍变化
时，V2
1、如何求解合力做功W? 如何消除其他力的影响？ 平衡摩擦力
是否成 倍变化。
(合力是恒力吗？)
(能直接用W=F合S求解合力做的功吗？）
如何使弹力做功成倍变化？ 选用相同的橡皮筋，且每次实验橡皮筋发生的 形变量相同（即小车每次从同一位置释放）
1．为了探究功与物体速度变化的关系，现提供如图 5－5－1 所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，请 思考探究思路并回答下列问题．(打点计时器交流电频率为 50 Hz)
图 5－5－1
(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？ 将木__板___固__定___有__打___点__计___时___器__的___一__端___垫__起___适__当___的__高__. 度，使小车缓慢匀速下滑 (2)用 n 条橡皮筋做第 n 次实验，得到打出的纸带如图 5－5－2，请完成表格回答问题：
M 打点计时器
纸带
滑块
细线
长木板
水平实验台
滑轮
m
mgL
1 2
FN
FM阻 v
2 2

G
1 T
2
Mv12
小沙桶
FN
1、求解合力做功F合S (合力是恒力
吗①？平) 衡摩擦力，F合=T，如何检验？ ②小车质量M远大于钩码
F阻
F1
的质量M, T=mg
F合=mg
F2 G
2、求解S所对应的初、末位置动能的改变量
实验：探究外力做功与动能变化的关系 19 06 24
• 一、探究动能定理 F合S EK 2 EK1
• 1.实验目的
探究合外力做功与物体动能变化量的关系
• 2.实验原理 想办法证明出等式成立
M 打点计时器
滑块
细线
滑轮
纸带
长木板
水平实验台
m
小沙桶
常用方案1
实验原理
如图所示，由重物通过滑 轮牵引小车，当小车质量 比重物大得多时，可以把 重物所受的重力当做小车 受到的细绳拉力。小车运 动的距离可以由纸带测出。 改变重物的质量或者小车 运动的距离，也就改变了 细绳拉力做的功。
A
B
思考： 1.小车在橡皮筋的作用下做什么性质的运动？
2.我们要取的速度是哪个阶段的速度？
3.这个速度该如何测量？
A
BC
D
E
FG
v x t
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．
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
组中的一位成员, 要完成该项实验, 则: （1）你认为还需要的实验器材有天平，毫米刻度尺
．
（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，沙沙和和沙沙桶桶的的总总质质量量应远满小足于的滑块的质量，
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．规格相同：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．
4．开始实验时，小车应靠近打点计时器，并且要先接通电源再释放小 车．
5．选择小车时，小车质量应适当大一些，使纸带上打的点多一些．
实验条件是 ，
打点计时器 滑块 纸带
细线
滑轮来自百度文库
平衡摩擦力
实验时首先要做的步骤 是
长木板 水平实验台
．
小沙桶
（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v1与v2（v1<
八、误差分析
1．重锤和纸带在下落过程中受到打点计时器和空气的 阻力，比较 W 与 ΔEk 关系时，W 只计算重力做功，未考虑 阻力做功，给实验带来误差。
2．竖直固定打点计时器，适当增加重锤的质量来减小 相对误差。
1 常用方案3
2 如何消除其他力的影响？
打点计时器竖直放置， 使用电火花打点计时器
3 重物的重力即为合外力
验证动能定理实验
六、实验结论
合力对物体所做的功等于物体动能的变化。 即：W 合＝ΔEk＝Ek2－Ek1。 七、注意事项
1．应选用质量和密度较大的重物，以减小空气阻力的影响。 2．打点计时器必须稳固安装在铁架台上，并且两个限位孔 的中线要严格竖直，以减小纸带所受的摩擦力。 3．释放前将纸带拉至竖直且保证不与限位孔接触以减小纸 带与限位孔间的摩擦。 4．测量下落高度时，选取的计数点的间隔适当大些。
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）
（3）答：
mgL
1 2
Mv
2 2

1 2
Mv12
常用方案2
打点计时器 纸带 小车
橡皮筋 木板
常用方案2
FN
F阻
T
G
FN
1、如何求解合力做功W? 如何消除其他力的影响？ 平衡摩擦力
F阻
F1
(合力是恒力吗？) (能直接用W=F合S求解合力做的功吗？）
3、判断两者的关系，得出结论
T
T
• 误差分析
(1)实验的系统误差是绳对小车的拉力小于钩码的总 重力.即 T<mg
(2)利用打上点的纸带计算小车的速度时， 测量不准带来误差.
【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
图 5－5－2
次数
1234
橡皮筋对小车做的功 W 2W 3W 4W
小车速度 v(m/s) 1.00 1.42 1.73 2.00
v2 (m2 /s2 )
1.00 2.02 2.99 4.00
从表中数据可得出结论： ____________________________
在误差允许的范围内，橡 皮筋对小车做的功与小车 速度的平方成正比.