第六章实验五探究动能定理

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实验五　探究动能定理

目标要求　1.熟悉两种实验方案的原理、数据处理和注意事项.2.会用创新方法研究做功与

速度变化的关系．

实验技能储备

实验方案一　借助恒力做功探究功与速度变化的关系

1．原理

由钩码通过滑轮牵引小车，当小车的质量比钩码质量大得多时，可以把钩码所受的重力当作

小车受到的牵引力．如图 1所示．

图1

改变钩码的质量或者改变小车运动的距离，也就改变了牵引力做的功，从而探究牵引力做的

功与小车获得的速度间的关系．

2．实验过程

(1)按照原理图安装好实验器材．

(2)平衡摩擦力：将安装有打点计时器的长木板的一端垫高，让纸带穿过打点计时器连在小

车后端，不挂(填“不挂”或“挂上”)钩码，接通电源，轻推小车，直到打点计时器在纸带

上打出间隔均匀的点为止．

(3)在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线绕过滑轮连接小车

和钩码．

(4)将小车停在打点计时器附近，先接通电源，再释放小车，小车运动一段时间后，关闭打

点计时器电源．

(5)改变钩码的数量，更换纸带重复(4)的操作．

3．数据处理

(1) 选取点迹清晰的纸带，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….

(2)测出 0到点 1、点 2、点 3…的距离，即对应的小车的位移 x1、x2、x3…，利用公式 vn＝，

求出点 1、点 2、点 3…对应的瞬时速度 v1、v2、v3….

(3)确定此纸带所挂的钩码的重力 G，利用 Wn＝Gxn，分别求出小车的位移为 x1、x2、x3…时

牵引力所做的功 W1、W2、W3….

(4)先对测量数据进行估计，或作 W－v草图，大致判断两个量可能的关系，如果认为是

W∝v2(或其他)，然后以 W为纵坐标，v2(或其他)为横坐标作图，从而判定结论．

4．注意事项

(1)平衡摩擦力时，不挂钩码，轻推小车后，小车能做匀速直线运动．

(2)为保证钩码的重力近似等于小车受到的牵引力，应使钩码的质量远小于小车的质量．

(3)计算牵引力做功时，可以不必算出具体数值，只用位移的数据与符号 G的乘积表示即可．

实验方案二　借助橡皮筋做功探究功与速度变化的关系

1．实验原理

(1)不直接测量对小车做的功，用改变橡皮筋的条数确定对小车做的功为 W0、2W0、3W0…

(2)作出 W－v、W－v2图象，分析图象，寻求橡皮筋弹力对小车做的功与小车获得速度的关

系．

2．实验过程

图2

(1)按图 2组装好实验器材，由于小车在运动中会受到阻力，使木板适当倾斜来平衡摩擦力．

(2)先用一条橡皮筋进行实验，把橡皮筋拉伸一定长度，理顺纸带，接通电源，放开小车．

(3)换用纸带，改用 2条、3条…同样的橡皮筋进行第 2次、第 3次…实验，每次实验中都要

将小车从同一位置释放．

(4)由纸带算出小车获得的速度，把第 1次实验获得的速度记为 v1，第 2次、第 3次…记为

v2、v3….

3．数据处理

(1)测量小车的速度：为探究橡皮筋弹力做功和小车速度变化的关系，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，由打点计时器所打的纸带可求得．

(2)实验数据处理及分析

① 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．

②在坐标纸上画出W－v或W－v2图线(“W”以一条橡皮筋做的功为单位)．

(3)实验结论：从图象可知做功与物体速度变化的关系为 W∝v2.

4．注意事项

(1)为了使橡皮筋对小车的拉力等于其合力，首先应平衡摩擦力．

(2)测小车速度时，纸带上的点应选点迹均匀的部分，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．

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摘要：

实验五　探究动能定理目标要求　1.熟悉两种实验方案的原理、数据处理和注意事项.2.会用创新方法研究做功与速度变化的关系．实验技能储备实验方案一　借助恒力做功探究功与速度变化的关系1．原理由钩码通过滑轮牵引小车，当小车的质量比钩码质量大得多时，可以把钩码所受的重力当作小车受到的牵引力．如图1所示．图1改变钩码的质量或者改变小车运动的距离，也就改变了牵引力做的功，从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系．2．实验过程(1)按照原理图安装好实验器材．(2)平衡摩擦力：将安装有打点计时器的长木板的一端垫高，让纸带穿过打点计时器连在小车后端，不挂(填“不挂”或“挂上”)钩码，接通电源，轻推小车，直到...

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