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高中物理实验5探究动能定理

高中物理实验五、探究动能定理

江苏省特级教师戴儒京

一、数字化实验

动能定理（恒力）

（课程标准教科书人教版必修2第19页）

实验原理

111

222

W=mv-mv=Δ(mv)=ΔE

22212k

其中，W为从x到x的区间内，合外力F的功，v和v分别为物体在x和x

121212

处的速度，E为物体的动能。也就是说，合外力的空间积累效应—功等于物体

k

动能的改变。

在本实验中，我们探究在恒定拉力的作用下，小车的动能随时间变化的关系。

其中，拉力由力传感器测得，速度由固定有挡光滑轮的光电门传感器测得，动能

由速度的平方乘以质量的一半得到。

实验目的

通过对（恒定）拉力和速度的测量，探究合外力的功与物体动能变化的关系。

实验装置

计算机，数据采集器，光电门传感器、力传感器、动力学系统（包括轨道、小车、

滑轮、支架等）。

实验步骤

1.按图连接实验装置（注意平衡摩擦力）；

2.测量并记录小车和钩码的质量（第1次：例如小车402.81g，钩码19.91g）；

3.将数据采集器与力传感器连接，将数据采集器与计算机连接；然后进入

“TriE信息系统”界面，对力传感器进行校零，然后，点击“打开实验”，

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高中物理实验5探究动能定理

打开模板“动能定理”，；

4.设置“采集间隔”为5ms；

5.让小车静止在靠近光电门传感器的一侧（钩码将细绳拉紧），点击“开始”

按钮；释放小车；

6.当小车运动到靠近支撑杆时，使小车停止运动，然后点击“结束”按钮；

7.观察“力—位移”、“速度—位移”和“动能—位移”关系曲线的特点；

8.任选一个位移区间，对力进行积分，并比较积分值和两个区间端点处动能

的差；

9.改变钩码和小车的质量，重复步骤5~8（第2次：例如小车402.81g，钩码

30.35g）。

实验数据的记录与分析

1．“力、速度vs.位移”图表（小车402.81g，钩码19.91g）：

由图可知，从静止释放到制动前（去掉对应制动过程的最后两组读数），

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随着位移的增加，小车所受的拉力（中间的红色曲线）几乎不变，小车的速度