2013届高三物理一轮复习实验专题实验四 探究动能定理.doc

实验　探究动能定理 一、实验目的 1．通过实验探究外力对物体做功与物体速度变化的关系． 2．通过分析实验数据，总结出做功与物体速度的平方的正比例关系． 二、实验原理 探究功与速度变化的关系，可通过改变力对物体做的功，测出力对物体做不同的功时物体的速度，为简化实验可将物体初速度设置为零，可用图1所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v. 三、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(使用电火花计时器则不用学生电源)、5～6条等长的橡皮筋、刻度尺． 四、实验步骤 1．按如图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． 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，这时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．[来源:学#科#网] 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． 五、数据处理 先对测量数据进行估计，或者作个W－v草图，大致判断两个量可能是什么关系．如果认为可能是W∝v2，对于每一个速度值算出它的二次方，然后以W为纵坐标、v2为横坐标作图，如果这样作出来的图象是一条直线，说明两者关系真的就是W∝v2. 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．利用打点的纸带计算小车的速度时，测量不准会带来误差． 七、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j打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到木板一个合适的倾角． 2．测小车速度时，应选纸带上点距均匀的部分，也就是选小车做匀速运动时打在纸带上的点． 3．橡皮筋应选规格一样的．力对小车做的功以一条橡条筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值．这是本实验的技巧之一，这里通过转换单位的方法巧妙地解决了这一难题，这也 是物理实验中常用的一种思想和手段．(历史上卡文迪许扭秤实验和这里相似) 例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．放小车的长木板应该尽量使其水平 D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出 特别提醒　1.不直接算W和v的数值，而只看第2次、第3次……实验中的W和v是第1次的多少倍，这样可简化数据的测量和处理． 2．实验中要通过倾斜木板平衡摩擦力，这与探究加速度与力、质量关系中平衡摩擦力的方法是一样的． 例2　某实验小组采用如图2甲所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，打点计时器工作频率为50 Hz. 　 甲　　　　　　　　　　　　乙 图2 (1)实验中木板略微倾斜，这样做____________(填答案前的字母)． A．是为了释放小车后，小车能匀加速下滑 B．是为了增大橡皮筋对小车的弹力 C．是为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功 D．是为了使橡皮筋松驰后小车做匀加速运动 (2)若根据多次测量数据画出的W－v草图如图乙所示，根据图线形状可知，对W与v的关系作出的以下猜想肯定不正确的是________． 　A．W∝ B．W∝ C．W∝v2 D．W∝v3 例3　如图3所示，是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形．这时，橡皮筋对小车做的功记为W.当我们把2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第[来源:学#科#网Z#X#X#K]2次、第3次……实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放．小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打点的纸带测出． (1)除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有___________________________ __________________________________________________________________________； (2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是_____________________； (3)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测量； (4)下面是本实验的数据记录表，请将第2次、第3次……实验中橡皮