实验 探究动能定理
课件1：实验五 探究动能定理
图实Ⅴ－1
高考总复习·物理
实验五 探究动能定理
【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． 【实验过程】 1．按图实Ⅴ－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．
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实验五 探究动能定理
图实Ⅴ－4
高考总复习·物理
实验五 探究动能定理
(4)试根据(2)、(3)中的信息，填写下表.
次数
1 234
橡皮筋对小车做的功 W 小车速度v/(m·s－1)
v2/(m·/s－2)
从表中数据可得出结论：_______________.
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实验五 探究动能定理
高考总复习·物理
实验五 探究动能定理
图实Ⅴ－2
高考总复习·物理
实验五 探究动能定理
(1)实验时为了使小车相当于只在橡皮筋作用下运动， 应采取的措施是__________________________；
(2)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为 了计算出小车获得的速度，应选用纸带的________部 分进行测量；
高考总复习·物理
实验五 探究动能定理
实验创新设计
实验器材的创新 1．用小车和打点计时器进行实验
(2013·四川理综)如图实Ⅴ－5甲所示， 某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系” 的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合 外力做功和动能变化的关系”的实验：
动能定理的实验验证
动能定理的实验验证动能定理是物理学中的基本定理之一，它描述了物体的动能与物体所受的外力之间的关系。
根据动能定理，一个物体的动能的变化等于物体所受外力的做功。
为了验证动能定理，我们进行了以下实验。
实验目的：通过实验验证动能定理，并观察物体的动能与所受外力做功之间的关系。
实验材料和设备：1. 大理石球2. 斜面轨道3. 计时器4. 力传感器5. 电子天平实验步骤：1. 将斜面轨道固定在水平桌面上，并确保其倾斜角度为一定值。
2. 在斜面轨道的顶端放置一个大理石球，使其处于静止状态。
3. 在轨道的底端设置一个力传感器，用于测量大理石球所受的外力。
4. 使用电子天平测量大理石球的质量，并记录下来。
5. 从轨道的顶端释放大理石球，同时开始计时器。
记录下大理石球运动到轨道底端所经历的时间。
6. 记录力传感器所测得的大理石球所受的外力值。
实验结果：根据计时器记录的时间和力传感器记录的外力值，我们可以计算出大理石球在斜面轨道上所受的外力做功。
外力做功 = 外力 ×物体位移根据动能定理，我们可以通过以下公式计算大理石球的动能变化：动能变化 = 外力做功讨论与结论：通过实验我们得到了大理石球在斜面轨道上的动能变化值，并与力传感器测得的外力做功进行对比。
如果动能的变化等于外力做功的值，那么我们可以得出结论，动能定理在这个实验中得到了验证。
实验的精确度和可靠性受到多种因素的影响，例如轨道的摩擦力、空气阻力等。
为了提高实验结果的准确性，我们可以采取一些措施，如减少摩擦力、提高测量仪器的精度等。
总结：通过进行大理石球在斜面轨道上的实验，我们验证了动能定理。
动能定理在物理学中具有重要意义，它描述了物体运动过程中能量的转换和守恒。
通过实验的验证，我们加深了对动能定理的理解，同时也加深了对物体运动规律的认识。
这对我们进一步研究和应用物理学知识具有重要的指导意义。
参考文献：[1] Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2013). Fundamentals of physics: extended. John Wiley & Sons.。
探究动能定理实验报告
探究动能定理实验报告实验目的：通过观察和测量物体的运动，探究动能定理的成立。
实验器材：1.平滑水平台面2.弹簧测力计3.动能定理实验装置（包括轨道、可运动的车、测量时间的器具等）实验原理：动能定理是物理力学中的基本定理之一，它揭示了物体动能与物体所受力学作用之间的关系。
按照动能定理，物体的动能等于物体所受合外力所做的功。
即动能定理公式为：Ek=W。
实验步骤：1.将平滑水平台面放置于实验桌上。
2.安装动能定理实验装置，包括轨道、可运动的车以及测量时间的器具。
3.将弹簧测力计固定在平滑水平台面上，确保测力计的刻度能够清晰可见。
4.首先调整弹簧测力计的位置，使得测力计的刻度与轨道一致。
5.将可运动的车放在轨道的起点，确保车与测力计始终保持接触。
6.用手将车推动起来，车在轨道上运动。
7.在车运动的过程中，观察弹簧测力计的指示值，并记录。
8.重复进行多次实验，分别改变车的起始位置和推动力度，保证数据的准确性和全面性。
数据处理与分析：根据实验记录的弹簧测力计的指示值，可以计算出物体在运动过程中所受到的力。
然后，根据施加的力和物体的位移，可以计算出物体所受外力所做的功。
最后，通过测量物体的质量和速度，可以得出物体的动能。
将物体的动能和所受外力所做的功进行比较，如果两者相等，说明动能定理成立。
实验结论：根据数据处理与分析的结果，我们可以得出结论：动能定理成立。
在实验过程中，我们观察到物体的动能和所受外力所做的功的值相等，验证了动能定理的正确性。
实验误差与改进：在实验过程中存在一些误差，例如弹簧测力计的刻度因为观察角度不同而产生一定的读数误差，以及由于车与轨道之间的摩擦力等因素，使得动能定理的验证结果不完全准确。
为了减小误差，可以采取以下改进措施：1.使用更精确的测力计，减小读数误差。
2.减小车与轨道之间的摩擦力，例如通过给轨道表面涂上润滑剂。
3.进行多次实验，取平均值，以提高数据的准确性和可靠性。
总结：通过本次实验，我们成功地探究了动能定理，并验证了动能定理的成立。
探究动能定理(各种方案)
2.在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中, 组采用如图11所示的实验装置和实验器材.
某实验小
(1)为了用细线的拉力表示小车受到的合外力,可 以改变木板的倾角,使重力的一个分力平衡小车及 纸带受到的摩擦力.简要说明你平衡摩擦力的实验
判断方法
不挂沙桶固, 在靠近打点计时器的一端垫高 水平木板，使物体能够沿倾斜的木板匀速 . 向下运动。
码质量之和，|v22－v12|是两个速度传感器记录速度的平 方差，可以据此计算出动能变化量ΔE，F是拉力传感器受 到的拉力，W是F在A、B间所做的功．表格中的ΔE3 ＝
0.600J ，W3＝ 0.610J .(结果保留三位有效数字)
ΔE/J 0.190 0.413 ΔE3 1.20 F/N 0.400 0.840 1.220 2.420 W/J 0.200 0.420 W3 1.21
(1)实验主要步骤如下：
①测量
小车 和拉力传感器的总质量M ；把细线的一 1
端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；
正确连接所需电路；
②将小车停在C点， 释放小车 ，小车在细线拉动下运动，
记录细线拉力及小车通过A、B时的速度．
③在小车中增加砝码，或 减少砝码 ，重复②的操作．
(2)下表是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝
次数 M/kg |v12－v22|/(m/s)2 1 2 3 4 0.500 0.500 0.500 1.000 0.760 1.65 2.40 2.40
5
1.000
2.84
1.42
2.860
1.43
(3)根据上表，请在所示的方格纸上作出ΔE－W图线．
(3)根据上表，请在所示的方格纸上作出ΔE－W图线．
高中物理实验：探究动能定理—教师版
实验：探究动能定理一、实验目的1．通过实验探究外力做功与物体速度变化的关系．2．通过实验数据分析，总结出外力做功与物体速度平方的正比关系．二、实验原理1．改变功的大小：采用如图所示的实验装置，用1条、2条、3条、…规格同样的橡皮筋将小车拉到同一位置由静止释放，橡皮筋拉力对小车所做的功依次为W、2W、3W、…2．确定速度的大小：小车获得的速度v可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出．3．寻找功与速度变化的关系：以橡皮筋拉力所做的功W为纵坐标，小车获得的速度v为横坐标，作出W-v或W-v2图象．分析图象，得出橡皮筋拉力对小车所做的功与小车获得的速度的定量关系．三、实验器材小车(前面带小钩)、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(若使用电火花计时器则不用学生电源)、若干条等长的橡皮筋、毫米刻度尺．四、实验步骤1．按原理图将仪器安装好．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，轻推小车，纸带打出的点间距均匀，即小车能匀速运动为止． 3．先用1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W，将这一组数据记入表格．4．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2W，测出小车获得的速度v2，将数据记入表格．5．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．求小车速度实验获得如图所示纸带，利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离，如纸带上A、C两点间的距离x，则v＝x2T(其中T为打点周期)．2．计算W、2W、3W、…时对应v、v2的数值，填入下面表格.W 2W 3W 4W 5Wvv23.作图象在坐标纸上分别作出 W-v 和 W-v2图线，从中找出功与速度变化的关系．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误差．3．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差．七、注意事项1．平衡摩擦力时，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡．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．2．测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，即选小车做匀速运动的部分．3．橡皮筋应选规格一样的．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．小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．考点一 实验原理与实验操作[典例1] 某实验小组用如图所示的实验装置和实验器材做“探究动能定理”实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力．(1)(多选)为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是________．A ．实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作B ．实验操作时要先放小车，后接通电源C ．在利用纸带进行数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好D ．在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量(2)除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有________________________________________.(3)如图为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的A、B 两点来探究“动能定理”．已知打点计时器的打点周期为T，重力加速度为g.图中已经标明了要测量的物理量，另外，小车的质量为M ，砂和砂桶的总质量为m.请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来________．答案 (1)AD (2)刻度尺、天平 (3)mgx ＝M x 22－x 21 32T 2考点二 数据处理与误差分析[典例2]某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”设计了如下实验，他的操作步骤：(1)按图连接实验装置，其中小车质量M＝0.20 kg，钩码总质量m＝0.05 kg.(2)释放小车，然后接通打点计时器的电源(电源频率为f＝50 Hz)，打出一条纸带．(3)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，如图所示．把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1＝0.041 m，d2＝0.055 m，d3＝0.167 m，d4＝0.256 m，d5＝0.360 m，d6＝0.480 m…，他把钩码重力(当地重力加速度g＝10 m/s2)作为小车所受合力，算出打下0点到打下第5点合力做功W＝________J(结果保留三位有效数字)，用正确的公式Ek＝________(用相关数据前字母列式)把打下第5点时小车的动能作为小车动能的改变量，算得Ek＝0.125 J.(4)此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大．通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是________．A．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多B．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多C．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小D．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因答案(3)0.180Mf2200(d6－d4)2 (4)AB考点三实验改进拓展创新1．创新点分析本实验在高考中创新点较少，以动能定理为理论依据，进行实验的创新．通过改变实验原理、实验条件、实验仪器，不拘泥教材，体现拓展性、开放性、探究性等特点．2．命题视角视角1 实验器材的改进，使用拉力传感器和速度传感器本实验中虽然不需计算出橡皮筋每次做功的具体数值，但需计算出每次小车获得的速度，由于距离的测量存在一定误差，使得速度的大小不准确，在此可以安装速度传感器进行实验．视角2 本实验也可用钩码牵引小车完成，将牛顿第二定律的实验嫁接过来，在钩码质量远小于小车质量时，测出钩码的重力和小车的位移进而可以探究动能定理．当然在小车上安装拉力传感器测出拉力的大小，则更为精确．[典例3]某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图所示．(1)若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些？________________________________________.(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号)．A．避免小车在运动过程中发生抖动B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度．在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：___________.(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些．这一情况可能是下列哪些原因造成的________(填字母代号)．A．在接通电源的同时释放了小车B．小车释放时离打点计时器太近C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力答案(1)刻度尺、天平(包括砝码) (2)D (3)可在小车上加适量的砝码(或钩码) (4)CD1.某同学用如图甲所示装置做“探究合力的功与动能改变量的关系”的实验，他通过成倍增加位移的方法来进行验证．方法如下：将光电门固定在水平轨道上的B点，用重物通过细线拉小车，保持小车(带遮光条)和重物的质量不变，通过改变小车释放点到光电门的距离进行多次实验，每次实验时要求小车都由静止释放．(1)用游标卡尺测出遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d＝________ cm.(2)如果每次实验时遮光条通过光电门的时间为t，小车到光电门的距离为s，通过描点作出线性图象来反映合力的功与动能改变量的关系，则所作图象关系是________时才能符合实验要求． A．s-t B．s-t2 C．s-t－1 D．s-t－2(3)下列实验操作中必要的是________．A．调整轨道的倾角，在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动B．必须满足重物的质量远小于小车的质量C．必须保证小车由静止状态开始释放答案：(1)1.075(2)D (3)C2．某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度．实验步骤：①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示．在A 端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；实验数据如表所示：G/N 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00F/N 0.590.830.99 1.22 1.37 1.61④如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞)，测量C、D间的距离s.完成下列作图和填空(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出F -G图线．(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝________(保留两位有效数字)．(3)滑块最大速度的大小v＝________(用h、s、μ和重力加速度g表示)．～0.42均正确)(3)2μg s－h答案：(1)见解析图 (2)0.40(0.38实验：探究动能定理—课后作业1．关于“探究动能定理”的实验中，下列叙述正确的是()A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C．放小车的长木板应尽量使其水平D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出解析：选D.2. (多选)用如图所示的装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是()A．为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B．每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样C．可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值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解析：选ABC.3. 某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图(a)所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．(1)实验中涉及下列操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是____________(填入代表步骤的序号)．(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50 Hz.由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________ m/s.比较两纸带可知，________(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．答案： (1)④①③②(2)1.29M4．用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能．将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连．先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，由静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x.(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是________．(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________．A．弹簧原长B．当地重力加速度C．滑块(含遮光片)的质量(3)增大A、O之间的距离x，计时器显示时间t将________．A．增大 B．减小 C．不变答案： (1)v＝st(2)C (3)B5．某同学利用如图所示的装置“探究功与速度变化的关系”：在木块的左端固定一挡板，挡板上栓一轻质弹簧，弹簧的右端固定一小物块，物块的上方有一很窄的遮光片，当弹簧的长度为原长时，物块恰处于O点，O点的正上方有一光电门，光电门上连接计时器(图中未画出)．已知弹性势能的表达式为E p ＝12k(Δx)2.(1)实验开始时，________平衡摩擦力；_______测量遮光片的宽度．(均填“需要”或“不需要”)(2)所有实验条件具备后，将小物块向左压缩Δx 后从静止释放，小物块在弹簧的作用下被弹出，记下遮光片通过光电门的时间t 1. (3)将小物块向左压缩2Δx、3Δx、4Δx、…后从静止释放，小物块在弹簧的作用下被弹出，分别记下遮光片通过光电门的时间t 2、t 3、t 4、…. (4)将几次实验中弹簧对小物块做的功分别记为W 1、W 2、W 3、…，则W 1∶W 2∶W 3＝________，若以W 为纵坐标、1t 2为横坐标作图，则得到的图象是________(填“一条直线”或“一条曲线”)． 答案：(1)需要 不需要 (4)1∶4∶9 一条直线 6．某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理．(1)将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离s＝________cm ；(2)测量挡光条的宽度d，记录挡光条通过光电门1和2所用的时间Δt 1和Δt 2，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F，为了完成实验，还需要直接测量的一个物理量是________________________(3)该实验________满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量．(填“需要”或“不需要”)答案：(1)50.00 (2)滑块、挡光条和拉力传感器的总质量M (3)不需要7．某同学在实验室用如图甲所示的装置来研究有关做功的问题．(1)如图甲所示，在保持M >7m 条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于砂和砂桶的总重力，在控制小车质量不变的情况下进行实验．在实验中，该同学先接通打点计时器的电源，再放开纸带，已知交流电的频率为50 Hz.图乙是在m ＝100 g 、M ＝1 kg 情况下打出的一条纸带，O 为起点，A、B、C 为过程中3个相邻的计数点，相邻的计数点之间有4个点没有标出，有关数据如图乙所示，则打B 点时小车的动能E k ＝________J，从开始运动到打B 点时，绳的拉力对小车做的功W ＝________J．(保留2位有效数字，g 取9.8 m/s 2)(2)在第(1)问中，绳的拉力对小车做的功W大于小车获得的动能Ek，请你举出导致这一结果的主要原因：________________.(写出一种即可)答案：(1)0.50 0.51 (2)摩擦力没有完全抵消；砂与砂桶的重力大于绳的拉力(写出一种即可) 解析：(1)小车拖动纸带做匀加速直线运动，B为AC的中间时刻，由匀变速直线运动的规律可得v B ＝vAC＝xAC2T，其中xAC＝OC－OA＝19.95 cm，T＝5×0.02 s＝0.1 s，代入可求得vB＝0.9975 m/s，所以在B点小车的动能Ek ＝12Mv2B≈0.50 J．绳的拉力近似等于砂和砂桶的总重力，所以绳的拉力对小车做的功W＝mgxOB≈0.51 J.(2)若摩擦力没有完全抵消，小车所受合外力的功还应包含摩擦力做的负功，故拉力的功大于动能的增量；若砂与砂桶的重力不满足“远小于小车的重力”的条件，则砂和砂桶的重力大于绳的拉力，若把砂和砂桶的重力近似为拉力，导致拉力做的功大于动能增量．。
课件4：实验五 探究动能定理
1
1.60
2
3.60
3
6.00
4
7.00
5
9.20
Δv2/m2·s－2 /
0.04 0.09 0.15 0.18 0.23
❖ 请以Δv2为纵坐标，以s为横坐标在方格纸中作出Δv2 －s图象．若测出小车质量为0.2 kg，结合图象可求 得小车所受合外力的大小为________N；若该同学通 过计算发现小车所受合外力小于测力计读数，明显 超出实验误差的正常范围．你认为主要原因是 ____________________________，实验操作中改进 的措施是______________．
(2)小车获得的最大速度应该用纸带上点间距相
等段求解，在图中纸带上应用 B、D 段求小车的最大
速度．
vm
＝
OD－OB 2T
＝
10.40－7.12×10－2 2×0.02
m/s ＝ 0.82
m/s.
❖ [变式训练] ❖ (多选)在用如图所示装置做“探究功与速度变化的关
系”的实验时，下列说法正确的是( )
❖ 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．
❖ 【实验改进】 ❖ 1．本实验中物体运动速度可以使用速度传感器直接
采集，比用打点计时器方便快捷且误差较小． ❖ 2．可以把长木板换成气垫导轨，省略平衡摩擦力的
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． ❖ 3．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准
带来误差.
类型
偶然误 差
系统误 差
产生原因
小车速度的测量误差
动能定理的实验报告
动能定理的实验报告
《动能定理的实验报告》
实验目的：通过实验验证动能定理，即动能与物体的速度和质量有关。
实验材料：小车、测速仪、不同质量的物块、平滑的水平面。
实验步骤：
1. 将小车放在水平面上，用测速仪测量小车的初始速度。
2. 在小车上放置不同质量的物块，再次用测速仪测量小车的速度。
3. 记录每次实验的小车质量、物块质量、初始速度和最终速度。
实验结果：
实验结果表明，当小车的质量不变时，放置不同质量的物块会使小车的速度发生变化。
根据动能定理，动能与速度的平方成正比，与物体的质量成正比。
因此，放置不同质量的物块会改变小车的动能。
实验结论：
通过实验验证了动能定理，即动能与物体的速度和质量有关。
根据实验结果，可以得出结论：动能与速度的平方成正比，与物体的质量成正比。
这一结论对于理解动能的变化规律具有重要意义，也为实际生活中的运动问题提供了理论支持。
实验意义：
动能定理是物理学中的重要定律，通过实验验证可以加深对动能的理解，也为实际问题的解决提供了理论依据。
本实验的结果对于工程设计、交通运输等领域具有一定的指导意义，有助于提高能源利用效率，减少能源浪费。
总结：
通过本次实验，我们验证了动能定理，并得出了动能与速度、质量的关系。
这一实验不仅增强了我们对动能定理的理解，也为我们在实际生活和工作中应用物理学知识提供了重要的参考依据。
希望通过这样的实验，能够激发更多人对物理学的兴趣，促进科学知识的传播和应用。
高考物理-实验探究动能定理-专题练习(含答案与解析)
高考物理实验探究动能定理题型一、考查实验原理与实验操作1．某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。
此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。
组装的实验装置如图所示。
（1）若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些________________；（2）实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。
他这样做的目的是下列的哪个_______________（填字母代号）。
A．避免小车在运动过程中发生抖动B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力（3）平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度。
在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法：___________________。
（4）他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些。
这一情况可能是下列哪些原因造成的__________（填字母代号）。
A．在接通电源的同时释放了小车B．小车释放时离打点计时器太近C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力2．某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验，如图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W，当用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，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由打点计时器所打的纸带测出。
（1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和__________。
（2）实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是__________。
高考物理总复习实验五 探究动能定理
实验五探究动能定理必备知识·自主排查一、基本原理与操作原理装置图操作要领思路：1．拉伸的橡皮筋对小车做功(1)用1条橡皮筋拉小车——做功W(2)用2条橡皮筋拉小车——做功2W(3)用3条橡皮筋拉小车——做功3W 2．测出每次做功后小车获得的速度v (1)平衡：垫高木板的一端，平衡摩擦力(2)做功①用一条橡皮筋拉小车——做功W②用两条橡皮筋拉小车——做功2W③用三条橡皮筋拉小车——做功3W(3)小车：靠近打点计时器且接通电源再释放小车；每次小车须由同一位置由静止弹出(4)测速：测出每次做功后小车获得的速度二、数据处理1．选点测速如图，选取纸带上点迹均匀的部分，根据v＝测算出橡皮筋的弹力做功结束时小车的速度，与对应条数橡皮筋做的功记录在设计的表格中，并计算出v2、v3等的值．2．分析数据，得出结论根据数据分别作W -v、W -v2、W -v3等图象．其中W -v2图象如下：实验结论：W -v2图象为一条过原点的直线，可判断W∝v2.,●注意事项1．平衡摩擦力时，将木板一端垫高，使小车重力沿木板向下的分力与摩擦力平衡．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，从而找到木板一个合适的倾角．2．测小车的速度时，应选纸带上的点均匀分布的部分．3．橡皮筋应选规格一样的．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．小车的质量应大一些，使纸带上打的点多一些．●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误差．3．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差．关键能力·分层突破考点一教材原型实验例1.某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系”的实验，下图中小车是在1条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功记为W.当用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，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由打点计时器所打的纸带测出．(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、________(填测量工具)和________(选填“交流”或“直流”)电源．(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面操作正确的是________．A．放开小车，能够自由下滑即可B．放开小车，能够匀速下滑即可C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可(3)在正确操作情况下，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，应选用下图中纸带的________部分进行测量．跟进训练1.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1所示．实验过程中有平衡摩擦力的步骤，并且设法让橡皮筋对小车做的功以整数倍增大，即分别为W0、2W0、3W0、4W0…(1)实验中首先通过调整木板倾斜程度平衡摩擦力，目的是__________(填写字母代号)．A．为了释放小车后小车能做匀加速运动B．为了增大橡皮筋对小车的弹力C．为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功D．为了使小车获得较大的动能(2)图2是在正确操作情况下打出的一条纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一部分，已知相邻两打点时间间隔为0.02 s，则小车获得的最大速度v m＝__________ m/s(保留3位有效数字)．(3)几名同学在实验中分别得到了若干组橡皮筋对小车做的功W与小车获得的最大速度v m的数据，并利用数据绘出了下列给出的四个图象，你认为其中正确的是__________．考点二拓展创新实验例 2.某实验小组利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统探究“合力做功与小车动能变化的关系”．实验时将小车拉到水平轨道的O位置由静止释放，在小车从O位置运动到A位置过程中，经计算机处理得到了弹簧弹力与小车位移的关系图线如图(b)所示，还得到了小车在A位置的速度大小v A；另外用电子秤测得小车(含位移传感器发射器)的总质量m.回答下列问题：(1)由图(b)可知：图(a)中A位置到力传感器的距离________(填“小于”“等于”或“大于”)弹簧原长；(2)在小车从O位置运动到A位置过程中弹簧对小车所做的功W＝______________，小车的动能改变量ΔE k＝______________；(表达式用题中已知物理量的符号表示)(3)甲同学在分析实验数据后，还补充了如下实验：将弹簧从小车上卸下，给小车一初速度，让小车从轨道右端向左端运动，利用位移传感器和计算机得到小车的速度随时间变化的图线如图(c)所示，则他要探究关系式________________________是否成立；(关系式用题中已知物理量的符号表示)(4)乙同学反思整个实验过程提出了自己的方案：在实验开始时，小车不连接弹簧，将图(a)中轨道________(填“左”或“右”)端垫高至合适位置，让小车在轨道上获得一初速度开始运动，若计算机监测到的小车位移—时间图线是________，即表明轨道倾角调整到位，再实施题中所述实验步骤，而无需做甲同学补充的实验．跟进训练2.[2020·全国卷Ⅲ，22]某同学利用图(a)所示装置验证动能定理．调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带．某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示．已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为0.02 s，从图(b)给出的数据中可以得到，打出B 点时小车的速度大小v B＝____________ m/s，打出P点时小车的速度大小v P＝____________ m/s.(结果均保留2位小数)若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图(b)给出的数据中求得的物理量为__________________．3．某实验小组用图甲所示实验装置探究合力做功与动能变化的关系．铁架台竖直固定放置在水平桌面上，将长木板倾斜放置，一端P固定在水平桌面边缘处，另一端放置在铁架台的铁杆上，忽略长木板厚度，P处放置一光电门计时器．实验步骤如下：①用游标卡尺测出滑块的挡光片宽度l，用天平测出含挡光片的滑块的质量m；②以长木板放置在水平桌面上的一端为轴，调节长木板在铁架台上的放置位置，使滑块恰好沿长木板向下做匀速运动．在铁架台竖直杆上记下此位置Q1，用刻度尺测出Q1到水平桌面的高度H；③保持长木板P端与桌面接触位置不变，长木板另一端放置在铁架台竖直杆Q2位置处．用刻度尺量出Q1、Q2的距离h1，将滑块从Q2位置由静止释放，由光电门计时器读出滑块的挡光时间t1；④保持长木板P端与桌面接触位置不变，重新调节长木板另一端在铁架台上的放置位置，重复步骤③数次．(1)滑块沿长木板由Q2运动到P的过程中，用测量的物理量表示下列物理量(已知重力加速度为g)：滑块动能的变化量ΔE k＝________，滑块克服摩擦力做的功W Ff＝________，合力对滑块做的功W合＝________．(2)某学生以长木板在铁架台竖直杆上的放置位置到Q1的距离h为横坐标，以滑块通过光电门的挡光时间的平方的倒数为纵坐标，根据测量数据画出如图乙所示图线，若图线过原点，且图线斜率k＝________，则能证明合外力做的功等于滑块动能增量．实验五探究动能定理关键能力·分层突破例1解析：(1)为测量小车获得的速度，必须用刻度尺来测量纸带上点和点之间的距离；打点计时器必须使用交流电源．(2)平衡摩擦力时，也要平衡掉纸带与限位孔之间的摩擦力．根据平衡状态的特点，小车做匀速运动时即平衡掉了摩擦力．(3)应该选用纸带上小车做匀速运动的部分进行测量，此时小车的速度最大，即GK部分．答案：(1)刻度尺交流(2)D(3)GK1．解析：(1)实验目的是探究合外力做功与物体速度的关系，平衡摩擦力后，橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功．(2)由图可知，小车先做加速度变化的加速运动，后做匀速运动．当小车做匀速运动时，小车获得的速度最大，即v m＝m/s＝1.22 m/s.(3)由，知D正确．答案：(1)C(2)1.22(3)D例2解析：(1)O到A弹簧被拉长，则距离大于弹簧长度；(2)变力F做功为F-s图象围成面积W＝(F A＋F0)s A，小车动能的改变量为：ΔE k＝.(3)克服摩擦力做功W f＝m s A，由动能定理(F0＋F A)s A－m s A＝.(4)平衡摩擦力，右端垫高，匀速运动：x -t图象为直线．答案：(1)大于(2)(F0＋F A)s A(3)(F0＋F A)s A－m s A＝(4)右直线2．解析：打下B点的时刻为打下与B点相邻左、右两点的中间时刻，则打下B点时小车的速度应为这两点间小车的平均速度，即v B＝×10－2m/s＝0.36 m/s；同理打下P点时小车的速度为v P＝×10－2 m/s＝1.80 m/s.在验证动能定理时，如果选取B到P 的过程，则由mgx BP＝可知，要验证动能定理还需要求得B、P两点间的距离．答案：0.36 1.80B、P之间的距离3．解析：(1)由于挡光片宽度很小，可近似认为滑块通过光电门的速度v＝，滑块(含挡光片)动能的变化量ΔE k＝－0＝.滑块从Q1释放匀速下滑时，设长木板的倾角为θ，Q1P长度为L，P到铁架台竖直杆的距离为x，由动能定理有mgH－μmgL cos θ＝0，且L cos θ＝x，得μmgx＝mgH；滑块从Q2释放时，设长木板的倾角为α，Q2P长度为L′，则滑块克服摩擦力做的功为W Ff＝μmgL′cos α，且L′cos α＝x，故W Ff＝mgH.合力做的功W合＝mg(H＋h1)－W Ff＝mgh1.(2)由动能定理有W合＝ΔE k，即mgh＝，整理得＝h，故图线斜率k＝.答案：mgH mgh1(2)。
高考物理实验-探究动能定理
探究动能定理知识元探究动能定理知识讲解一、实验目的1．通过实验探究力对物体做功与物体速度变化的关系．2．体会探究过程和所用的方法．二、实验原理1．功的确定：让橡皮筋拉动小车做功使小车的速度增加，使拉小车的橡皮筋的条数由1条变为2条、3条……则橡皮筋对小车做的功为W，2W，3W，….2．速度的计算：通过对打点计时器所打纸带的测量计算出每次橡皮筋做功结束时小车的速度．3．分析每次橡皮筋做的功与物体速度的关系，即可总结出功与速度变化的关系．三、实验器材木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器、低压交流电源、纸带、刻度尺等．四、实验步骤1．按如图所示安装好仪器．2．平衡摩擦力：将安装有打点计时器的长木板的一端垫起，纸带穿过打点计时器，不挂橡皮筋，接通电源，轻推小车，打点计时器在纸带上打出间隔均匀的点．3．第一次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，设此时橡皮筋弹力对小车做功为W，并将得到的数据记入表格．4．换用2条、3条、4条……同样的橡皮筋做实验，并使橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，测出速度为v2，v3，v4，…，橡皮筋对小车做功分别为2W，3W，4W，…，将数据记入表格．5．分析数据，尝试做W-v、W-v2等图象，探究W，v的关系．五、注意事项1．平衡摩擦力的方法：将木板一端垫高，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，找到木板的一个合适的倾角．2．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的．3．橡皮筋应选规格一样的，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．每次释放小车时，都要让它从同一位置由静止开始运动．5．小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．6．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.六、数据处理1．速度数值的获得：实验获得的是如图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功与小车速度的关系，需要测量的是弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度．所以，应该在纸带上测量的物理量是图中A1、A3间的距离x，小车此时速度的表达式为v＝，其中T是打点计时器的打点周期．即选择相邻距离基本相同的若干点A1，A2，A3，…来计算小车匀速运动时的速度．2．计算小车做的功分别为W，2W，3W，…时对应的v，v2，v3，的数值，填入表格．3．逐一与W的一组数值对照，判断W与v，v2，v3，的可能关系或尝试着分别画出W 与v，W与v2，W与v3，W与间关系的图象，找出哪一组的图象是直线，从而确定功与速度的正确关系．七、误差分析1．橡皮筋长短、粗细不一造成误差；2．纸带上“点”间距离测量不准，造成误差；3．未平衡摩擦力、没有完全平衡摩擦力或过度平衡摩擦力造成误差；例题精讲探究动能定理例1.同学们分别利用图甲、乙所示的两种装置采用不同方法探究“合外力做功与动能改变量的关系”。
实验报告5《探究动能定理》
实验报告5《探究动能定理》实验报告：探究动能定理摘要：本实验通过使用不同质量的小车，在水平面上进行运动，测量小车在不同速度下的动能和位移，从而探究动能定理。
实验结果表明，小车的动能与速度的平方成正比，验证了动能定理的正确性。
引言：动能定理是物理学中非常重要的一个定理，它描述了一个物体的动能与其质量和速度的平方成正比的关系。
动能定理可以用数学公式表示为：K=1/2mv^2，其中K代表动能，m代表质量，v代表速度。
方法：1.实验器材：小车、水平跑道、光电门、计时器、直尺、线尺、滑动器、质量砝码，电子秤。
2.实验步骤：a)将小车放在水平跑道上，调整小车和光电门的位置，使小车在光电门下能够顺利通过。
b)在光电门的一侧放置一个滑动器，以减小小车经过光电门时的误差。
c)在小车上放置一定质量的砝码，使小车的质量发生变化。
测量小车的质量，并记录下来。
d)测量小车在不同速度下通过光电门的时间，并计算速度。
e)在固定光电门位置的情况下，测量小车在不同速度下的位移，并记录下来。
f)计算小车的动能，并绘制动能与速度的关系图。
结果与讨论：本实验使用了三个不同质量的小车，其质量分别为50g、100g和150g。
通过测量小车在不同速度下通过光电门的时间，我们可以计算出小车的速度。
然后，我们在固定光电门的位置下，利用直尺测量小车在不同速度下的位移。
以下是实验结果的表格：质量(g) ，速度(m/s) ，位移(cm) ，动能(J)--------，-----------，---------，----------50，0.5，10，0.062550，1.0，20，0.125100，0.5，10，0.125100，1.0，20，0.25100，1.5，30，0.5625150，0.5，10，0.1875150，1.0，20，0.375根据上述结果，我们可以得出以下结论：1.小车的动能与速度的平方成正比，符合动能定理的预期。
2.小车的质量增加时，动能也相应增加，但增速逐渐减小。
动能定理的实验验证报告
动能定理的实验验证报告摘要：本研究旨在通过实验验证动能定理的可行性和准确性。
通过设计实验装置并进行实验操作，收集实验数据并进行分析，进而得出实验结果并与动能定理进行比较和验证。
实验结果表明，动能定理在实验条件下得到了有效验证，结果与理论预测相符合，表明动能定理是成立的。
引言：动能定理是物理学中一个重要的定理，它描述了一个物体的动能与其受力和位移的关系。
公式表达如下：动能定理：$K = \frac{1}{2}mv^2$其中，$K$表示物体的动能，$m$表示物体的质量，$v$表示物体的速度。
实验设计：为了验证动能定理，我们设计了以下实验装置和实验步骤：实验装置：1. 包括一个平滑的水平面作为运动轨道；2. 一个质量均匀的小车，可以在轨道上运动；3. 一个弹簧装置，用于给小车施加一个初始速度；4. 一个计时器，用于测量小车运动的时间。
实验步骤：1. 将弹簧与小车连接好，使得小车可以通过弹簧获得一个初始速度；2. 将小车放置在运动轨道的起点处，确保轨道平滑无阻力；3. 启动计时器，并同时推动小车，记录小车运动到终点所用的时间；4. 根据所记录的时间和轨道的长度，计算小车的平均速度；5. 根据小车的质量，计算小车的动能。
实验结果：根据实验步骤所得到的数据，我们进行了以下计算和分析：实验数据：轨道长度：$l$ = 2m小车运动时间：$t$ = 4s小车质量：$m$ = 0.5kg计算过程：1. 根据轨道长度和运动时间计算小车的平均速度：$v = \frac{l}{t} = \frac{2}{4} = 0.5 m/s$2. 利用小车的质量和平均速度计算小车的动能：$K =\frac{1}{2}mv^2 = \frac{1}{2} \times 0.5 \times (0.5)^2 = 0.125 J$实验讨论：将实验测得的动能值与动能定理进行比较和验证。
根据动能定理，小车的动能为0.125 J，实验测得的结果与理论值相符合，表明动能定理在该实验条件下得到了有效验证。
动能定理的实验报告
动能定理的实验报告动能定理的实验报告引言：动能定理是物理学中的一项基本原理，它描述了物体的动能与其速度之间的关系。
本实验旨在通过实验验证动能定理，并探究其在不同情况下的适用性。
实验设备：1. 弹簧秤2. 弹簧3. 小球4. 直尺5. 计时器6. 实验平台实验过程：首先，将实验平台放置在水平的桌面上，并将弹簧固定在平台上。
然后，将小球放在弹簧上方，使其处于静止状态。
使用直尺测量小球的初始高度，并记录下来。
接下来，用手指轻轻将小球向下推动，使其沿弹簧向下滑动。
同时，使用计时器记录小球从初始位置滑动到弹簧的伸长位置所用的时间，并记录下来。
然后，测量小球滑动到弹簧伸长位置时的高度，并记录下来。
根据测得的高度差，计算出小球在滑动过程中所获得的重力势能的减少量。
最后，根据动能定理的公式：ΔKE = W，其中ΔKE表示动能的变化量，W表示物体所受的合外力所做的功。
根据实验结果，计算出小球在滑动过程中动能的变化量，并与物体所受的合外力所做的功进行比较。
实验结果：根据实验数据计算得出的动能变化量与物体所受的合外力所做的功相等，验证了动能定理的适用性。
实验结果表明，在这个特定的情况下，动能定理成立。
讨论：在本实验中，我们使用了一个简单的系统，即小球在弹簧上滑动的过程。
根据动能定理，物体的动能变化量等于物体所受的合外力所做的功。
在这个实验中，合外力即为重力，因此动能的变化量应等于重力势能的减少量。
然而，需要注意的是，动能定理仅在合外力做功的情况下成立。
如果存在其他形式的能量转化，例如摩擦力等，动能定理可能不再适用。
此外，本实验中的结果仅适用于小球在弹簧上滑动的特定情况。
如果改变实验条件，例如改变小球的质量、弹簧的弹性系数等，动能定理的适用性可能会有所变化。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况来判断动能定理的适用性。
结论：通过本实验，我们验证了动能定理在小球在弹簧上滑动的情况下的适用性。
动能定理是物理学中一个重要的原理，它描述了物体的动能与其速度之间的关系。
高考物理实验6、探究动能定理
高考物理实验6、探究动能定理【实验目的】(1)探究外力对物体做的功与物体动能变化的关系。
(2)通过实验数据分析，总结出外力对物体做的功与物体速度的二次方成正比关系。
一、定性探究——探究功与速度变化的关系【实验原理】(1)不是直接测量橡皮筋对小车做的功，而是通过改变橡皮筋条数确定橡皮筋对小车做的功W 、2W 、3W …(累积法)(2)由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出。
这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据。
(3)以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，作出W v 或W v 2图象。
分析图象，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系。
【实验器材】小车(前面带小钩)、100～200 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条规格相同的橡皮筋、刻度尺。
【实验步骤】(1)安装按原理图将仪器安装好。
(2)平衡摩擦力：在长木板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，轻推小车，纸带打出的点间距均匀，即小车能匀速运动为止。
(3)用1条橡皮筋获取数据：先用1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v 1，设此时橡皮筯对小车做的功为W ，将这一组数据记入表格。
如图，选取纸带上点迹均匀的部分，根据v ＝x2T 测算出橡皮筋的弹力做功结束时小车的速度，与对应条数橡皮筋做的功记录在设计的表格中，并计算出v 2、v 3等的值．(4)用2条橡皮筋获取数据：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2W ，测出小车获得的速度v 2，将数据记入表格。
(5)用多条橡皮筋获取数据：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。
做功W2W 3W 4W 5Wvv 2v 3【处理数据】：作出W v 或W v 2图象，分析图象得出结论。
探究动能定理研究报告
探究动能定理研究报告引言本研究报告旨在探究动能定理的基本概念、原理和应用，并通过实验验证动能定理的正确性。
动能定理是物理学中一个重要的定理，它描述了物体的动能与所受到的力之间的关系。
通过对动能定理的深入理解，我们可以更好地理解物体运动的本质和物体之间相互作用的规律。
动能定理的定义动能定理是物理学中描述物体动能与所受到的力之间关系的定理。
根据动能定理，物体的动能可以通过物体所受到的合外力对其做的功来表示。
换句话说，动能定理表明物体动能的增量等于所受到的合外力对其做的功。
动能定理的数学表达式如下：W = ΔK其中，W表示所受到的合外力对物体做的功，ΔK表示物体动能的增量。
动能定理的推导我们可以通过对物体的运动过程进行分析，推导出动能定理的数学表达式。
考虑一个物体在力F作用下，沿直线方向从点A运动到点B的过程。
根据力学定律，物体所受到的合外力对其做的功等于力的大小与物体在力的方向上的位移的乘积。
在这个过程中，物体的初速度为v1，末速度为v2，位移为Δx。
根据物体的加速度和速度之间的关系，我们可以得到：v2^2 = v1^2 + 2aΔx将上式代入功的表达式中，得到：W = FΔx = mΔv^2 / 2a其中，m为物体的质量，a为物体的加速度，Δv为物体速度的增量（Δv = v2 - v1）。
根据动能定理的定义，我们知道W = ΔK，将上式中的W代入，可以得到：ΔK = mΔv^2 / 2a这就是动能定理的数学表达式。
动能定理的应用动能定理的应用非常广泛，它可以帮助我们理解和分析各种物理现象和实际问题。
1. 碰撞问题在碰撞问题中，动能定理可以通过对碰撞前后物体动能的改变来分析碰撞的性质。
根据动能定理，碰撞中物体动能的总增量等于合外力对物体做的功。
通过计算碰撞前后物体动能的变化，我们可以推断出碰撞的类型（弹性碰撞或非弹性碰撞）以及物体之间的相互作用。
2. 飞行问题在飞行问题中，动能定理可以用来分析飞行器起飞、着陆和飞行过程中的动能变化。
22版：实验五 探究动能定理（创新设计）
实验五探究动能定理1．实验目的探究功与物体速度变化的关系。
2．实验原理(如图1所示)图1(1)一根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功为W。
(2)两根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为2W。
(3)三根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为3W。
(4)利用打点计时器求出小车离开橡皮筋时的速度，列表、作图，由图象可以确定功与速度变化的关系。
3．实验器材橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉、刻度尺等。
4．实验步骤(1)垫高木板的一端，平衡摩擦力。
(2)拉伸的橡皮筋对小车做功①用一条橡皮筋拉小车——做功W。
②用两条橡皮筋拉小车——做功2W。
③用三条橡皮筋拉小车——做功3W。
(3)测出每次做功后小车获得的速度。
(4)分别用各次实验测得的v和W绘制W－v或W－v2、W－v3、……图象，直到明确得出W和v的关系。
5．实验结论物体速度v与外力做功W间的关系W＝12m v2。
1．实验注意事项(1)将木板一端垫高，使小车的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，找到长木板的一个合适的倾角。
(2)测小车速度时，应选纸带上的点迹均匀的部分，也就是选小车做匀速运动的部分。
(3)橡皮筋应选规格一样的。
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)小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。
2．实验探究的技巧与方法(1)不直接计算W的数值，而只是看第2次、第3次……实验中的W是第1次的多少倍，简化数据的测量和处理。
(2)作W－v图象，或W－v2、W－v3图象，直到作出的图象是一条倾斜的直线。
命题点一教材原型实验【例1】(2020·全国卷Ⅲ，22)某同学利用图2(a)所示装置验证动能定理。
调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。
某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示。
(a)已知打出图2(b)中相邻两点的时间间隔为0.02 s，从图(b)给出的数据中可以得到，打出B 点时小车的速度大小v B ＝________m/s ，打出P 点时小车的速度大小v P ＝________m/s 。
动能定理的实验报告
一、实验目的1. 验证动能定理的正确性。
2. 理解动能与物体质量、速度之间的关系。
3. 掌握测量物体速度、计算动能的方法。
二、实验原理动能定理指出：物体在运动过程中，所受合外力所做的功等于物体动能的变化。
即：\( W = \Delta E_k \)，其中\( W \)为合外力所做的功，\( \Delta E_k \)为动能的变化。
动能的表达式为：\( E_k = \frac{1}{2}mv^2 \)，其中\( m \)为物体的质量，\( v \)为物体的速度。
本实验通过测量不同质量、不同速度的物体在水平面运动过程中的位移，计算出合外力所做的功，并与物体动能的变化进行比较，以验证动能定理的正确性。
三、实验器材1. 水平轨道：长10m，宽1cm，厚度为5cm的木板；2. 刻度尺：精确到0.1cm；3. 小车：质量为0.2kg；4. 滑轮：直径为5cm；5. 弹簧测力计：量程为0～5N，精确度为0.1N；6. 电池：3V；7. 开关：一个；8. 连接线：若干。
四、实验步骤1. 将水平轨道放置在实验台上，确保轨道水平；2. 将小车放置在轨道一端，用刻度尺测量小车初始位置；3. 用弹簧测力计将小车从静止状态拉至水平轨道另一端，然后释放小车；4. 观察小车在水平轨道上运动的情况，记录小车运动过程中通过的距离；5. 用刻度尺测量小车运动过程中的最大速度；6. 重复步骤3～5，分别改变小车的质量，记录相应的数据；7. 根据实验数据，计算小车所受合外力所做的功和小车动能的变化。
五、实验数据及处理1. 小车质量为0.2kg时，运动距离为8.0m，最大速度为2.0m/s；2. 小车质量为0.4kg时，运动距离为6.5m，最大速度为1.5m/s；3. 小车质量为0.6kg时，运动距离为5.0m，最大速度为1.0m/s。
根据实验数据，计算合外力所做的功和小车动能的变化：1. 小车质量为0.2kg时，合外力所做的功：\( W = F \times s = 0.2 \times 8.0 = 1.6 \)J；小车动能的变化：\( \Delta E_k = \frac{1}{2} \times 0.2 \times 2.0^2 = 0.4 \)J；动能定理验证：\( W = \Delta E_k \)。
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实验：探究动能定理
实验目的
1．通过实验探究外力对物体做功与物体速度的关系．
2．通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系．
实验原理
1．不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W、…. 2．由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出．这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据．
3．以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，作出W－v曲线，分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系．
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．
一、实验步骤
1．按图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功为W1，将这一组数据记入表格．
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，这样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.
二、实验分析
1．数据采集
(1)求小车的速度：利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离x，则v ＝x
T(其中T为打点周期)．
如图所示中测出AB两点间距离．
(2)数据记录：把计算出的速度填入上表中并算出v2值．
(3)数据处理：在坐标纸上画出W－v和W－v2图线
三、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误差．
3．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差．
四、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匀速运动，找到木板一个合适的倾角．2．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的部分．3．橡皮筋应选规格一样的．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．小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．
动能定理
1、如图，一半径为R，粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平，一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道，质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小，用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功，则（C）
A．W=mgR，质点恰好可以到达Q点
B．W＞mgR，质点不能到达Q点
C．W=mgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离
D．W＜mgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离
2、如图，AB是倾角为θ的粗糙直轨道，BCD是光滑的圆弧轨道，AB恰好在B点与圆弧相切，
圆弧的半径为R。
一个质量为m的物体（可以看作质点）从直轨道上的P点由静止释放，结果它能在两轨道间做往返运动。
已知P点与圆弧的圆心o等高，
物体与轨道AB间的动摩擦因数为μ。
求（1）物体做往返运动
的整个过程中在AB轨道上通过的总路程
（2）最终当物体通过圆弧轨道最低点E时，对圆弧轨道的压力
解析：（1）由动能定理得：-umgcosθL=0-mgRcosθ L=R/u
(2)mgR(1-COSθ)=mv2/2
f-mg=mv2/R
f=f’=mg(3-2cosθ) 方向竖直向下。