实验：探究合外力做功和动能变化的关系.ppt

第四章 机械能和能源 实验：探究合外力做功和动能变化的关系 【能力培养】积极参与，培养动手能力； 学会根据目的设计实验； 学会收集、处理实验数据； 学会分析试验误差； 学会改进实验（创新实验设计） 1.实验目的： ？ W合=Ek2 –Ek1 2.实验设计（依据目的）： W合=Fx Ek = 思考：需要测量的物体量有哪些？ 怎样获取（测量）实验数据？ 需要哪些实验器材？ mv2 3.器材选择： 长木板(一端附有滑轮) 小车 细线 砝码若干 打点计时器（交流电源） 纸带 4.实验原理： a.求合外力做的功：W=FX 合外力是否等于绳子的拉力？ F f 4.实验原理： 如何操作才能让拉力作为小车的合外力？ 平衡摩擦力 F=T 拉力是否等于钩码的重力？ 什么情况下二者近似相等？ m(钩码）M（小车） T=mg （平衡摩擦力） 4.实验原理： 位移如何测量？ 通过测量纸带上两点之间的距离得到（刻度尺） b.怎样测出动能的变化量？ 测小车M 天平（题目告知M的值） 测初末V 处理纸带求瞬时速度 Mv22 - Mv12 5.实验步骤（注意事项）： 把纸带的一端固定在小车后面，另一端穿过打点计时器，改变木板的倾角，让小车重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力，使小车能做匀速运动（检验） 把细线系在小车上并绕过定滑轮，悬挂量钩码，使钩码的质量远小于小车的质量，小车在细线的拉力作用下做匀加速运动.由于钩码的质量很小，可认为小车所受拉力F的大小等于钩码所受重力的大小 接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列点. 重复以上实验，选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析，由纸带可以找到位移和时间的信息，由钩码的质量可以知道小车所受的力. 6.数据处理（方法）： W合 = 7.误差分析： 系统误差：拉力不等于钩码的重力 偶然误差：平衡摩擦力不足（过度） 分析纸带（测量X、V） 减小误差的方法： 8.实验改进与创新设计： Mv22 - Mv12 练习册P47 例1： 某同学为探究“合力做功与物体动能变化的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是： ①按图摆好实验装置，其中小车质量M＝0.20 kg，钩码总质量m＝0.05 kg. ②释放小车，然后接通打点计时器的电源(电源频率为f＝50 Hz)，打出一条纸带． (1)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1＝0.004 m．d2＝0.055 m，d3＝0.167 m，d4＝0.256 m，d5＝0.360 m，d6＝0.480 m…，他把钩码重力(当地重力加速度g＝9.8 m/s2)作为小车所受合力算出打下0点到打下第5点合力做功W＝________ J(结果保留三位有效数字)，把打下第5点时小车动能作为小车动能的改变量，算得Ek＝______.(结果保留三位有效数字) 0.125 J 0.176 1.12 m/s (2)此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大．通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是________． A．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多 B．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多 C．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小 D．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因 AB 橡皮筋 小车 打点计时器 纸带 木板 铁钉 1.实验原理： 测量橡皮筋对小车做的功W 测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v 数据处理，寻找W与v的关系 2.实验设计： 用一条橡皮筋拉小车 橡皮筋做功W 第二次用两条完全相同的橡皮筋并联起来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋的伸长都和第一次的伸长量一样 橡皮筋做功2W