实验五_探究动能定理

图5
(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；
• 测量：A1、A2间的距离x，
• 小车速度v＝ x/T
• (T为打计数点A1、A2间的时间间 隔)．
2．实验数据记录
橡皮筋 位移x/m 时间t/s 速度 速度平方
条数
v/m·s－ v2/m2·s－2
1
3.实验数据处理及分析
• (1)观察法：当橡皮筋的条数成 倍增加，即合外力做的功成倍 增加时，观察小车的速度或速 度的平方如何变化，有何变化 规律．
解析 由于选用同样的橡皮筋，并且每次实验中橡皮筋拉 伸的长度相同，因此每条橡皮筋对小车做的功都相同，故 A 正确；小车在运动中受到的阻力，采取平衡摩擦力的方 法补偿，让木板固定有打点计时器的一端适当抬高，使重 力的下滑分力与摩擦力平衡，故 B 正确；纸带上的点两端 密、中间疏，说明小车先在橡皮筋拉力作用下加速，后在 阻力作用下减速，故 C 正确；由于橡皮筋松驰后，小车做 匀速运动，此时的速度是橡皮筋对小车做功后的最大速度， 故求速度应该用做匀速运动的那一段的数据，而不应该使 用从第一点到最后一点的数据来计算，故 D 项错，A、B、 C 正确．
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．
七、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条筋做的功为 单位即可，不必计算出具体数值．
典例精析
【例 1】(2009·安徽高考)探究力对原来静止的物体做的功与 物体获得的速度的关系，实验装置如图 4 所示，实验主要 过程如下：
图4 (1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为 W、2W、3W、…； (2)分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度 v1、v2、 v3、…； (3)作出 W－v 草图；
实源自文库五
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 与物体速度变化的关系．
• 2．通过分析实验数据，总结出做 功与物体速度的平方的正比例关 系．
二、实验原理
• 探究功与速度变化的关系，可通过改 变力对物体做的功，测出力对物体做 不同的功时物体的速度，为简化实验 可将物体初速度设置为零，可用图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.
(4)分析 W－v 图象．如果 W－v 图象是一条直线，表明 W∝v； 如果不是直线，可考虑是否存在 W∝v2、W∝v3、W∝ v等关系． 以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是________． A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为 W、2W、3W、…. 所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉 伸的长度保持一致．当用 1 条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车 做的功为 W，用 2 条、3 条、…橡皮筋并在一起进行第 2 次、第 3 次、…实验时，橡皮筋对小车做的功分别是 2W、3W、…. B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜． C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带．纸带上打出的点， 两端密、中间疏．出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜 或倾角太小． D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以 纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算．
A．甲的分析不正确，乙的分析正确 B．甲的分析正确，乙的分析不正确 C．甲和乙的分析都正确 D．甲和乙的分析都不正确
答案：A
【例 2】如图 5 所示，是某研究性学习小组做探究“橡皮筋 做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.当我们把 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．小车每次实验中获得的速度由 打点计时器所打点的纸带测出．
图1 三、实验器材
小车(前面带小钩)、100 g～200 g 砝码、长木板(两侧适当 的对称位置钉两个铁钉)，打点计时器及纸带、学生电源 及导线(使用电火花计时器不用学生电源)、5～6 条等长的 橡皮筋、刻度尺．
四、实验步骤
• 1．按如图1所示将实验仪器安装好， 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．
(2)图象法：在坐标纸上画出 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： 从图象可知外力对物体做功与物体速度变化的关系 W∝v2.
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
答案 D
变式训练1在“探究功与物体速度变化关系” 的实验中，甲、乙两位同学的实验操作均 正确．甲同学根据实验数据作出了功和速 度的关系图线，即W－v图，如图553甲所 示，并由此图线得出“功与速度的平方一 定成正比”的结论．乙同学根据实验数据 作出了功与速度平方的关系图线，即W－ v2图，如图乙，并由此也得出“功与速度 的平方成正比”的结论．关于甲、乙两位 同学的分析，你的评价是( )
• 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相同，这 时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．
五、数据处理
• 1．测量小车的速度 • 实验获得如图2所示的纸带，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，