力学实验5　探究动能定理—2021届高中物理一轮复习讲义（机构）

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实验五　探究动能定理

一、基本实验要求

1．实验目的

探究功与物体速度变化的关系．

2．实验原理

（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 2 W

（3）三根橡皮筋作用在小车上移动距离 s——做功应为 3 W

（4）利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度，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＝mv2

二、规律方法总结

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和v的数值，而只是看第 2次、第 3次……实验中的 W和v是第 1次的多少倍，

简化数据的测量和处理．

（2）做 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．

典例精析

考点一　实验原理与实验操作

例1、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．可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值

E．实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源

F．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最大速度

G．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

例2、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）如图所示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________．

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．

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摘要：

实验五　探究动能定理一、基本实验要求1．实验目的探究功与物体速度变化的关系．2．实验原理（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）测出每次做功后小车获得的速度...

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