2019-2020年高中物理 實驗手冊 第二部分 實驗7 探究動能定理.doc

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2019-2020年高中物理 實驗手冊 第二部分 實驗7 探究動能定理 [實驗?zāi)康腯 1．通過實驗探究外力對物體做功與物體速度變化的關(guān)系． 2．通過分析實驗數(shù)據(jù)，總結(jié)出做功與物體速度的平方的正比例關(guān)系． [實驗原理] 探究功與速度變化的關(guān)系，可通過改變力對物體做的功，測出力對物體做不同的功時物體的速度，為簡化實驗可將物體初速度設(shè)置為零，可用圖1所示的裝置進(jìn)行實驗，通過增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對小車做的功成倍增加，再通過打點計時器和紙帶來測量每次實驗后小車的末速度v. 圖1 [實驗器材] 小車(前面帶小鉤)、100 g～200 g砝碼、長木板(兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘)，打點計時器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(使用電火花計時器則不用學(xué)生電源)、5～6條等長的橡皮筋、刻度尺． [實驗步驟] 1．按如圖1所示將實驗儀器安裝好，同時平衡摩擦力． 2．先用一條橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度v1，設(shè)此時橡皮筋對小車做的功為W1，將這一組數(shù)據(jù)記入表格． 3．用2條橡皮筋做實驗，實驗中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同，這時橡皮筋對小車做的功為W2，測出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格． 4．用3條、4條……橡皮筋做實驗，用同樣的方法測出功和速度，記入表格． [數(shù)據(jù)處理] 先對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行估計，或者作個W－v草圖，大致判斷兩個量可能是什 么關(guān)系．如果認(rèn)為可能是W∝v2，對于每一個速度值算出它的二次方，然后以W為縱坐標(biāo)、v2為橫坐標(biāo)作圖，如果這樣作出來的圖象是一條直線，說明兩者關(guān)系真的就是W∝v2. [誤差分析] 1．誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細(xì)不一，使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比． 2．沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大也會造成誤差． 3．利用打點的紙帶計算小車的速度時，測量不準(zhǔn)會帶來誤差． [注意事項] 1．平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡．方法是輕推小車，由打點計時器j打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否做勻速運(yùn)動，找到木板一個合適的傾角． 2．測小車速度時，應(yīng)選紙帶上點距均勻的部分，也就是選小車做勻速運(yùn)動時打在紙帶上的點． 3．橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的．力對小車做的功以一條橡條筋做的功為單位即可， 不必計算出具體數(shù)值．這是本實驗的技巧之一，這里通過轉(zhuǎn)換單位的方法巧 妙地解決了這一難題，這也是物理實驗中常用的一種思想和手段．（歷史上卡 文迪許扭秤實驗和這里相似） [問題思考] 圖2 1．用如圖2所示的裝置做“探究動能定理”的實驗時，下列說法正確的是 (　　) A．為了平衡摩擦力，實驗中可以將長木板的左端適當(dāng)墊高，使小車?yán)┻^打點計時器的 紙帶自由下滑時能保持勻速運(yùn)動 B．每次實驗中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣 C．可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值 D．可以通過改變小車的質(zhì)量來改變拉力做功的數(shù)值 E．實驗中要先釋放小車再接通打點計時器的電源 F．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度 G．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度 圖3 2．探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，實驗裝置如圖3所示，實驗主要過程如下： (1)設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、 3W、…； (2)分析打點計時器打出的紙帶，求出小車的速度v1、v2、v3、…； (3)作出W－v草圖； (4)分析W－v圖象．如果W－v圖象是一條直線，表明W∝v；如果不是直線，可考慮是否存在W∝v2、W∝v3、W∝等關(guān)系．以下關(guān)于該實驗的說法中有一項不正確，它是________． A．本實驗設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W、….所采用的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次實驗中使橡皮筋拉伸的長度保持一致．當(dāng)用1條橡皮筋進(jìn)行實驗時，橡皮筋對小車做的功為W，用2條、3條、…橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、…實驗時，橡皮筋對小車做的功分別是2W、3W、… B．小車運(yùn)動中會受到阻力，補(bǔ)償?shù)姆椒梢允鼓景暹m當(dāng)傾斜 C．某同學(xué)在一次實驗中，得到一條記錄紙帶．紙帶上打出的點，兩端密、中間疏．出現(xiàn)這種情況的原因，可能是沒有使木板傾斜或傾角太小 D．根據(jù)記錄紙帶上打出的點，求小車獲得的速度的方法，是以紙帶上第一點到最后一點的距離來進(jìn)行計算