探究功与速度变化的关系实验报告

探究功与速度变化的关系实验报告

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一、实验目的：

通过实验探究与的关系，希望由此找到表达式的线索。

二、实验器材：

电源、导线、打点计时器、小车、钩码（橡皮筋）、一端带有滑轮的长木板、带小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸等。

三、实验原理

1．分析与猜测

(1)通过研究重力做的功，我们确立了重力势能的表达式，通过分析弹力做的功，我们探究了弹性势能的表达式，那么，要研究动能的变化，也要从力做功开始．

(2)物体在力的作用下通过一段位移时，力会对物体做功，物体的速度也会发生变化，所以二者之间存在联系．

2．探究的思路

(1)要探究功与物体速度变化的关系，就要改变力对物体做的功，测出力对物体做不同功时物体的速度．

(2)实验方案：①利用如图甲所示的装置进行实验，小车在重物的牵引力下运动；当小车的质量比重物大很多时，可以把重物所受的重力当作小车所受的牵引力，小车的运动距离和速度可以由纸带测出。分析牵引力的功W与速度v的关系。

②利用如图乙所示的装置进行实验，小车在橡皮筋的作用下弹出；通过橡皮筋来对小车做功W，通过打点计时器在纸带上打出的点测量小车获得的速度v，然后分析功W与速度v的关系．

甲乙

四、实验步骤：

方案①

1．安装置：将打点计时器固定在铁架台上；用导线将打点计时器与相连接．

2．接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落．重复几次，打下3～5条纸带．

3．选纸带：选取的，挑选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上0,1,2,3….

4．数据处理：测出0到点1、点2、点3…的距离，即为对应的下落高度h1、h2、h3…；利用公式v n＝

h n＋1－h n－1

2T

，计算出点2、点3、点4…的瞬时速度v1、v2、v3….和相应的功.

5、先对测量数据进行估计，或作个W v

-草图，大致判断两个量可能的关系，如果认为是2

W v

∝或其他。然后以W为纵坐标，v2（或其它）为横坐标作图。从而判定结论。

方案②

1．按装置图安装好实验器材．

2．平衡摩擦力：将木板固定，打点计时器的一端稍微垫高，使小车能牵引纸带在木板上做匀速运动．

3．先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器打出的纸带测出小车前端通过两铁钉连线时小车的速度v1，设此时橡皮筋对小车做功为W1，将数据记入表格，用标尺记录小车的初始位置．4．改用2条、3条、4条……橡皮筋重复上述实验，让小车开始位置相同，每次橡皮筋拉开的长度相同，记录橡皮筋做功2W、3W、4W……情况下小车获得的速度v2、v3、v4…….

5．分析数据，研究W与v的关系

五、实验数据记录与处理

方案①(m= kg)

各计数点1234各计数点到O点的距离(m)

重力做的功(J)

小车速度v(m/s)

v2(m2/s2)

方案②

W v/m·s－1v2/m2·s－2

1

2

3

4

5

6

2、W-v、W-v2图像

六、实验注意事项

1.适度平衡小车受到的摩擦力;

2.每次实验小车都要从同一位置由静止开始运动;

3.应选择粗细均匀,一致性好的橡皮筋;

4.橡皮筋的拉伸长度要适度;

5.使小车挂住橡皮筋的中点,放正小车,使小车沿木板的中间线运动.

七、误差分析

偶然误差

系统误差

八、实验结论