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第 五 章,机械能,实验五 探究动能定理,基础知识梳理,一、实验目的 1探究外力对物体做功与物体速度变化的关系。 2通过实验数据分析，总结出做功与物体速度二次方的正比关系。 二、实验原理 1不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W， 2由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出。这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据。,3以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，作出Wv曲线，分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系。 三、实验器材 小车(前面带小钩)、100200g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)、56条等长的橡皮筋、_。,刻度尺,四、实验步骤 1按图所示将实验仪器安装好，同时_。,2先用1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_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。 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。,平衡摩擦力,拉伸的长度,五、数据处理 1测量小车的速度：实验获得如图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做的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：A1、A2间的距离x，小车速度的表达式是v_(T为打点计时器打点的时间间隔)。,2记录实验数据：把计算出的速度填入表格中并算出v2的值。,3数据处理：在坐标纸上画出Wv或Wv2图线(“W”以一条橡皮筋做的功为单位)。 4实验结论：从图象分析外力对物体做功与物体速度变化的关系为Wv2。,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_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皮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。,点距均匀,核心考点突破,教材原型实验,左,2,D,类题演练 1 ,(1)实验时，该同学用钩码的重力表示小车受到的合力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为应该采取的措施是_(填选项前的字母)。 A保证钩码的质量远小于小车的质量 B选取打点计时器所打第1点与第2点间的距离约为2mm的纸带来处理数据 C把长木板不带滑轮的一端适当垫高以平衡摩擦力 D必须先接通电源再释放小车,AC,(2)如图乙所示是实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是连续的六个计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，相邻计数点间的距离已在图中标出，测出小车的质量为M，钩码的总质量为m。从打B点到打E点的过程中，合力对小车做的功为_，小车动能的增量为_。(用题中和图中的物理量符号表示),mgs,试验拓展创新,(2)研究小车以不同的初速度沿粗糙水平面滑动的距离，得出小车的初动能大小与克服摩擦力做功的情况，也可探究动能定理。这时必须保证小车与水平面上各处之间的动摩擦因数相同。,用游标卡尺测出遮光片的宽度d； 安装好实验器材，给气垫导轨接上气源，然后读出拉力传感器的示数，记为F，同时从气垫导轨刻度尺上读出滑块与光电门之间的距离L； 剪断细绳，使滑块滑向光电门，并记录滑块通过光电门的时间t； 多次改变滑块与光电门之间的距离，记录相应的L与t的值，结果如表所示。,1.00,能,方法总结： 动能定理问题的分析 分析此类问题，应从以下几个方面考虑：(1)寻找物体位移；(2)分析物体受力，求外力做功；(3)由功的表达式和功能关系列式；(4)根据公式中的数据求出未知量，或确定图线上斜率和截距的意义，求相关物理量。,类题演练 2 ,保持P位置不变，将长木板另一端放置在铁架台横杆Q2上，用刻度尺量出Q1、Q2之间的距离h1，将滑块从Q2位置由静止释放，由光电门计时器读出滑块的挡光时间t1。 保持P位置不变，重新调节长木板另一端在铁架台上的放置位置，重复步骤数次。 .滑块沿长木板由Q2运动到P的过程中，用测量的物理量回答下列问题(重力加速度已知为g)： (1)滑块通过光电门的速度v_； (2)滑块动能的变化量Ek_； (3)滑块克服摩擦力做的功Wf_； (4)合力对滑块做的功W合_。,mgH,mgh1,.某学生以铁架台上的放置位置到Q1的距离h为横坐标，以滑块通过光电门的挡光时间平方的倒数为纵坐标，根据测量数据在坐标中描点画出如图乙所示直线，直线延长线没有过坐标原点，其原因可能是_。,平衡摩擦力时倾角过大,
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