驗證動能定理實驗

1、 驗證動能定理實驗 1、實驗原理：沙桶和沙子的重力視為小車受到的合外力；合外力對小車做的功：mgS車小車動能的改變量：驗證合外力做的功是不是等于小車動能的改變量2.、需要測量的物理量：沙和沙桶的質(zhì)量；車的質(zhì)量；算車的速度和位移；3、要注意的問題：怎么平衡摩擦力？有兩個不一樣的質(zhì)量在里面，所以不能抵消掉。怎么去處理紙帶上面的點。4、實驗示意圖如圖：例題1某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗證動能定理，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)(1)你認(rèn)為還需要的實

2、驗器材有_(2)實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實驗條件是_，實驗時首先要做的步驟是_(3)在(2)的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量為M.往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量為m.讓沙桶帶動滑塊加速運動用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2(v1v2)則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為_(用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量)例2某同學(xué)為探究“恒力做功與物體動能改變的關(guān)系”，設(shè)計了如下實驗，他的操作步驟是：安裝好實驗裝置如圖所示將質(zhì)量為200 g的小車?yán)酱?/p>

3、點計時器附近，并按住小車在質(zhì)量為10 g、30 g、50 g的三種鉤碼中，他挑選了一個質(zhì)量為50 g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上釋放小車，打開電磁打點計時器的電源，打出一條紙帶(1)在多次重復(fù)實驗得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條經(jīng)測量、計算，得到如下數(shù)據(jù)：第一個點到第N個點的距離為40.0 cm.打下第N點時小車的速度大小為1.00 m/s.該同學(xué)將鉤碼的重力當(dāng)作小車所受的拉力，算出：拉力對小車做的功為_ J，小車動能的增量為_ J.(2)此次實驗探究結(jié)果，他沒能得到“恒力對物體做的功，等于物體動能的增量”，且誤差很大顯然，在實驗探究過程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因素請你根據(jù)該同學(xué)的實驗裝置和操作過程

4、幫助分析一下，造成較大誤差的主要原因是_例3、某同學(xué)用如圖11所示的實驗裝置探究小車動能變化與合外力對它所做功的關(guān)系。圖中A為小車，連接在小車后面的紙帶穿過打點計時器B的限位孔，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，C為彈簧測力計，不汁繩與滑輪的摩擦。實驗時，先接通電源再松開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點。該同學(xué)在一條比較理想的紙帶上，從點跡清楚的某點開始記為O點，順次選取5個點，分別測量這5個點到O之間的距離S，并計算出它們與O點之間的速度平方差。（=-），填人下表：（1）請以為縱坐標(biāo)，以s為橫坐標(biāo)在答題卷的方格紙中作出一s圖象（2）若測出小車質(zhì)量為04kg，結(jié)合圖象可求

5、得小車所受合外力的大小為 N（保留一位有效數(shù)值）（3）若該同學(xué)通過計算發(fā)現(xiàn)小車所受合外力小于測力計讀數(shù)，明顯超出實驗誤差的正常范圍你認(rèn)為主要原因是 ，實驗操作中改進(jìn)的措施是 。例4、某同學(xué)為探究“合力做功與物體動能改變的關(guān)系”，設(shè)計了如下實驗，他的操作步驟是： 按圖（a）擺好實驗裝置，其中小車質(zhì)量M=020kg，鉤碼總質(zhì)量m=005kg釋放小車，然后接通打點計時器的電源（電源頻率為=50Hz），打出一條紙帶（1）他在多次重復(fù)實驗得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，如圖（b）所示把打下的第一點記作0，然后依次取若干個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有4個點未畫出，用厘米刻度尺測得各計數(shù)點到0點距離分別為，他

6、把鉤碼重力（當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=98ms2）作為小車所受合力算出打下0點到打下第5點合力做功W= J（結(jié)果保留三位有效數(shù)字），把打下第5點時小車動能作為小車動能的改變量，算得Ek= （結(jié)果保留三位有效數(shù)字）（2）此次實驗探究的結(jié)果，他沒能得到“合力對物體做的功，等于物體動能的增量”，且誤差很大。通過反思，他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因如下，其中正確的是 A鉤碼質(zhì)量太大，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多B沒有平衡摩擦力，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多C釋放小車和接通電源的次序有誤，使得動能增量的測量值比真實值偏小D沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因例5、某探究

7、學(xué)習(xí)小組欲驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置：水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定有力傳感器和擋光板，細(xì)線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤。實驗時，保持軌道水平，通過調(diào)整砝碼盤里砝碼的質(zhì)量讓小車做勻速運動，實現(xiàn)平衡摩擦力。（1）該實驗是否需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量? (填“是”或“否”)（2）實驗需要用游標(biāo)卡尺測量擋光板的寬度l，如圖所示，l= mm。（3）實驗獲得以下測量數(shù)據(jù):小車、力傳感器和擋光板的總質(zhì)量M，平衡摩擦力時砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m0，擋光板的寬度l，光電門1和光電門2的中心距離x；某次實驗過程中力傳感器的讀數(shù)為F，小車通過光電

8、門1和光電門2的擋光時間分別為t1、t2。小車通過光電門2后砝碼盤才落地。該實驗需驗證的表達(dá)式是 。（4）若利用該實驗裝置驗證“牛頓第二定律”。控制小車的質(zhì)量不變，通過改變砝碼盤里砝碼的質(zhì)量重復(fù)實驗，探究合外力和加速度的關(guān)系。下列圖象用力傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，可以表示該實驗結(jié)果的是 。（5）若用該實驗裝置，通過多次改變小車的質(zhì)量，探究質(zhì)量和加速度的關(guān)系，以下說法正確的是 。 A需要控制力傳感器的讀數(shù)F不變 B需要控制砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量不變 C需要控制小車所受的合外力不變，因此需要改變砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量，力傳感器的讀數(shù)F也會發(fā)生改變 D以上說法都不對例6、某實驗小組采用圖所示的裝置探究“動

9、能定理”，圖中小車中可放置砝碼，實驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達(dá)地面，打點針時器工作頻率為50 Hz（1）實驗的部分步驟如下：在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細(xì)線連接小車和鉤碼；將小車停在打點計時器附近， ， ，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列點， ；改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)的操作。（2）圖是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg，砝碼質(zhì)量為0.02 kg時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點0及A、B、C、D和E五個計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到0的距離5及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v,請將C點的測量結(jié)果填在表1中的相應(yīng)位置（3）在上車的運動過程中，對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng)， 做正功， 做負(fù)功（4）