二、实验原理 探究功与物体动能变化的关系,可通过改变力对物体做.pptVIP

实验5：探究动能定理 * 二、实验原理 探究功与物体动能变化的关系，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，可用如 图5-4-1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。 图5-4-1 一、实验目的 探究外力对物体做功与物体动能变化的关系。 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(使用电火花计时器不用学生电源)、5~6条等长的橡皮筋、刻度尺。 一、实验目的 探究外力对物体做功与物体动能变化的关系。 二、实验原理 探究功与物体动能变化的关系，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，可用如 图5-4-1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.按上图将实验仪器安装好。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，这样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。 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。 5.分析数据，得出结论。 (1)测量小车的速度：实验获得如图5-4-2所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系，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，应在纸带上测量的物理量是(用字母表示)：A1、A2间的距离x，小车速度的表达式是(用测量的物理量表示)v=x/T(T为打点计时器的时间间隔)。 (2)实验数据记录 (3)实验数据处理及分析：在坐标纸上(如图5-4-3)画出W-v或W-v2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)。 (4)实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系W∝v2。 图5-4-2 图5-4-3 速度平方v2/(m2·s-2) 速度v/(m·s-1) 时间t/s 位移x/ m 橡皮筋条数 五、注意事项 1.平衡摩擦力 实验中的小车不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力对小车做负功，我们研究的是橡皮筋做的功与物体速度的关系，应设法排除摩擦力的影响，可采用将木板一端垫高的方法来实现。将木板一端垫高，使重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡，就能消除摩擦力的影响。判断是否已平衡掉摩擦力的方法是，轻推一下小车，观察小车不受其他力时能在木板上做匀速运动。 2.我们用2条，3条……橡皮筋进行第2次、第3次……实验时，每次实验时橡皮筋伸长的长度都应保持一致。 3.实验数据处理时，以橡皮筋对小车做的功W为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，以第一次实验时的功W为单位，作出W-v图象，分析这条图线，可以得知橡皮筋对小车做的功W与小车获得的速度v的定量关系。 4.打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均匀，应选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度，因为这一段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形。 六、误差分析 误差是不可避免的，但我们可以尽量减小它。为减小本实验的实验误差，要注意以下几个方面的问题： 1.在长木板上，小车、铁钉、打点计时器的位置应调整适当，以保证打在纸带上的点便于处理，求出小车运动的速度。 2.平衡摩擦力时，可使木板略微倾斜，作为补偿，保证小车脱离橡皮筋后做匀速运动。 3.小车的质量较小，当用多条橡皮筋时，打出的点过少，应改用质量稍大的小车(或加砝码)，以保证打出的点便于处理。 【例1】在用图5-4-4所示装置做“