(高考物理)【物理实验九】探究动能定理

探究动能定理

说在前：该实验方法多样，人教版用打点计时器和5~6条等长橡皮筋，教科版用砝码拉弹簧测力计（固定在小车上）用打点计时器作记录；在数据处理上也不同。本实验为考试说明中新增实验请老师们重视。

（一）目的 探究合外力做功和动能变化的关系

（二）器材 打点计时器，电源，导线，一端附有定滑轮的光滑长木板，小车，纸带，细绳，弹簧测力计，砝码盘和砝码，刻度尺 （三）原理

用打点计时器和纸带记录下小车做匀加速运动的情况如图实6-1所示。通过测量和计算可以得到小车从O 点到2、3、4、5点的距离，及在2、3、4、5点的瞬时速度。

从打下0点到打下2、3、4、5点的过程中，合外力F （等于绳的拉力）对小车做的功

W 及小车增加的动能ΔE k ，可由下式计算：

n n Fx W =，0mv 2

1E 2

n kn -=

∆其中n =2，3，4，5……

（四）步骤

1．把一端附有定滑轮的光滑长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有定滑轮的一端，连接好电路（如图实6-2）。

图实6-1

2．在实验小车上先固定一个弹簧测力计，测力计的挂钩连接细轻绳，轻绳跨过定滑轮，挂一个小盘，盘内放砝码。试放手后，小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车后面。

3．把小车停靠在打点计时器处，

先接通电源，再放开小车，让小车运

动，打点计时器在纸带上打出一系列点迹。在小车运动过程中读出测力计读数F ，即小车受到的拉力大小。取下纸带，换上新纸带，重复实验几次。

4．选择点迹清晰的纸带，记下第一个点的位置0，并在纸带上从任意点开始依次选取几个点，记作1，2，3，4，5，6，测量各点到0的距离x 1，x 2，x 3，x 4，x 5，x 6。

5．计算出打下2，3，4，5时小车的速度v 2，v 3，v 4，v 5。

6．计算从打下0点到打下2，3，4，5的过程中合外力F （大笑等于测力计读数F ）对小车做的功W 及小车增加的动能ΔE k ，并填入下表。

7．在坐标纸上画出ΔE k ——W 图像。 （五）数据记录及处理

0～2 0～3 0～4 0～5 瞬时速度v /（m/s ）

ΔE k /J 距离x /m

W /J

以ΔE k 为横轴，W 为纵轴，做出ΔE k ——W 图像。

（六）注意事项

图实6-2

1．长木板应尽量光滑，如果摩擦力较大应先平衡摩擦力。可以在长木板下端垫小目垫。2．使用打点计时器时应先接通电源再释放小车。

（七）例题分析（略）

（八）习题

1．（人教版）在探究动能定理的实验中，下列叙述正确的是

A．每次实验都必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值

B．实验中，橡皮筋第二次的伸长长度是第一次伸长长度的二倍

C．实验中长木板表面应该尽量光滑且水平放置

D．每次实验都必须先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出

2．（人教版）在探究动能定理的实验中，小车受到阻力，可以使木板倾斜作为补偿，下面操作正确的是

A．使拖着纸带的小车由静止释放，小车不动即可

B．使拖着纸带的小车由静止释放，小车能运动即可

C．沿木板向下推拖着纸带的小车，放手后打点计时器在纸带上打下的点距均匀即可 D．以上作法都不对

3．（人教版）在探究动能定理的实验中，小车在橡皮筋的作用下弹出，如何才能保证第二次、第三次……实验时橡皮筋对小车所做功是第一次实验的2倍、3倍…

4．（人教版）在探究动能定理的实验中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？为什么？

5．（09安徽卷）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，实验装置如图所示，实验主要过程如下：

（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

v、2v、3v、……；

1

（3）作出W v-草图；

（4）分析W v-图像。如果W v-图像是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑

是否存在W ∝2v 、W ∝3v 、W

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条橡皮筋进行是实验时，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。

6．（09广东物理卷）某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm 的A 、B 两点各安装一个速度传感器记录小车通过A 、B 时的速度大小。小车中可以放置砝码。

（1）实验主要步骤如下： ①测量________和拉力传感器的总质量M 1;把细线的一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，__________，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_______________，重复②的操作。

（2）表1是他们测得的一组数据，其中M 是M 1与小车中砝码质量之和，|v 2－v 1| 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△E ，F 是拉力传感器受

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