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一、实验目的 1探究外力对物体做功与物体速度的关系 2会用图象法处理实验数据，通过对实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的关系,第5单元 实验 (一)探究动能定理,二、实验原理 1采用如图所示装置，让小车在橡皮筋作用下弹出，使小车获得速度后沿木板匀速滑行当用一条橡皮筋弹出时对小车做的功记为W，则用两条、三条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放时，实验中橡皮筋对小车做的功就是2W、3W,2由于橡皮筋每次实验做的功使小车获得的速度可以由打点计时器打出的纸带得到，当得出若干组功和速度的数据后，以橡皮筋对小车做的功W为纵坐标，分别以小车获得的速度v、v2为横坐标，以第1次实验时的功W为单位，用描点法分别作出Wv、Wv2曲线，分析曲线，得出橡皮筋对小车做的功与小车速度的定量关系,三、实验器材 小车(前面带小钩)、长木板(一端适当的位置钉一个铁钉)、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按图中所示将实验仪器安装好 2平衡摩擦力：在长木板的有打点计时器的一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置，直至小车上不挂橡皮筋时，纸带打出的点间距均匀，即小车能匀速运动为止 3分别用1条、2条、3条相同的橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度都与第一次相同这时橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W，标记好每次实验得到的纸带,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是：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)，把实验中得到的纸带分别用同样的方法处理得到小车的速度，并计算速度的平方，将实验数据记录在下列表格中,2.实验数据的分析 在坐标纸上画出Wv和Wv2图线(“W”以一条橡皮筋做的功为单位) 3实验结论 由图象可知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，使橡皮筋的拉力做的功W与橡皮筋的条数不成正比 2没有完全平衡摩擦力(倾角小)或平衡摩擦力过度(倾角过大)也会造成误差 3利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准确带来误差,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，应选纸带上点距均匀的部分，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且每次拉伸长度一样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,类型一 对实验原理的理解 【例1】 “探究动能定理”的实验装置如图所示，当小车在1条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W0.当用2条、3条、4条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0，每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出,(2)下图给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA5.65 cm，OB7.12 cm，OC8.78 cm，OD10.40 cm，OE11.91 cm.已知相邻两点打点时间间隔为0.02 s，则小车获得的最大速度vm_m/s.,【解析】 (1)打点计时器一定用交流电源，A错误；实验中一定要用相同的橡皮筋，B错误；每次实验中，应使小车从同一位置由静止弹出，C正确；在探究小车最大速度和橡皮筋做功W的关系时，要作出各种不同的可能关系图象，得出合力做功与物体速度变化的关系，D正确 (2)小车获得的最大速度应该用纸带上点间距相等段求解，在图中纸带上应用B、D段求小车的最大速度,【答案】 (1)CD (2)0.82,类型二 实验步骤及数据处理 【例2】 某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”如图所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小在水平桌面上相距50.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小，小车中可以放置砝码,(1)实验主要步骤如下： 测量_和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路 将小车停在C点，_，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度 记录细线拉力及小车通过A、B时的速度 在小车中增加砝码或_，重复的操作 (2)下列表格是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，|vv|是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量E，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功表格中的E3_，W3_.(结果保留三位有效数字),数据记录表,(3)根据表格，请在下图中的方格纸上作出EW图线,【解析】 (1)在实验过程中拉力对小车和拉力传感器做功使小车和拉力传感器的动能增加，所以需要测量小车和拉力传感器的总质量；通过控制变量法只改变小车的质量或只改变拉力大小得出不同的数据； (2)通过拉力传感器的示数和A、B间距用WFL可计算拉力做的功； (3)利用图象法处理数据，可用描点法作图，图线如图所示，可知W与E成正比,【答案】 (1)小车 释放小车 减少砝码 (2)0.600 J 0.610 J (3)见解析图,类型三 实验创新设计 某同学就设想用压缩的弹簧推静止的小球(质量为m)运动来探究这一问题 为了研究方便，把小球放在水平桌面上做实验，让小球在弹簧弹力作用下运动，即只有弹簧弹力做功,该同学设计实验如下： 首先进行如图(甲)所示的实验：将轻质弹簧竖直挂起来，在弹簧的另一端挂上小球，静止时测得弹簧的伸长量为d. 在此步骤中，目的是要确定物理量_，用m、d、g表示为_,接着进行如图(乙)所示的实验：将这根弹簧水平放在桌面上，一端固定，另一端被小球压缩，测得压缩量为x，释放弹簧后，小球被推出去，从高为h的水平桌面上抛出，小球在空中运动的水平距离为L. 小球的初动能Ek1_. 小球离开桌面的动能Ek2_(用m、g、L、h表示) 弹簧对小球做的功W_(用m、x、d、g表示) 对比W和Ek2Ek1就可以得出“外力做功与物体动能变化的关系”,
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