實(shí)驗(yàn)五 探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系

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1、實(shí)驗(yàn)五探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系要點(diǎn)歸納【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄亢懔ψ龉εc動(dòng)能改變的關(guān)系.【實(shí)驗(yàn)原理】采用如圖1所示裝置,讓小車在橡皮筋作用下彈出,使小車獲得速度后沿木板勻速滑行.當(dāng)用一條橡皮筋彈出時(shí)對(duì)小車做的功記為W,則用兩條、三條……完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次……實(shí)驗(yàn),每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放時(shí),實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車做的功就是第1次的2倍(2W)、3倍(3W)…….橡皮筋每次實(shí)驗(yàn)做的功使小車獲得的速度根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶得到.當(dāng)?shù)贸鋈舾山M功和速度的數(shù)據(jù)后,以橡皮筋對(duì)小車做的功為縱坐標(biāo),分別以小車獲得的速度v、v2、為橫坐標(biāo),以第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)的功W為單位,用描點(diǎn)法分別

2、作出W—v、W—v2、W—曲線,分析曲線,得出橡皮筋對(duì)小車做的功與小車獲得速度的定量關(guān)系.圖1【實(shí)驗(yàn)步驟】1.安裝實(shí)驗(yàn)裝置:如圖1所示.2.平衡摩擦力:在長(zhǎng)木板的有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端下面墊一塊木板,反復(fù)移動(dòng)木板的位置,直至小車上不掛橡皮筋時(shí),紙帶打出的點(diǎn)間距均勻,即小車能勻速運(yùn)動(dòng)為止.【實(shí)驗(yàn)器材】木板、小車、橡皮筋、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及交流電源、紙帶、刻度尺等.3.把小車的另一端與一條橡皮筋的中點(diǎn)連接,向后拖動(dòng)紙帶,并記下此時(shí)小車的位置.然后接通電源,放開小車,將得到的紙帶標(biāo)號(hào)為1.4.換上新紙帶,橡皮筋分別采用兩條、三條、四條……,重復(fù)步驟3,將紙帶標(biāo)號(hào)2、3、4……【處理數(shù)據(jù)】1.以橡皮筋對(duì)

3、小車做的功為縱坐標(biāo)(以第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)的功W為單位),小車獲得的速度為橫坐標(biāo),作出W—v曲線.如果W—v曲線是一條直線,表明W∝v;如果不是直線,可考慮是否存在下列關(guān)系:W∝v2、W∝v3、W∝……2.根據(jù)各種草圖,大致判斷兩個(gè)量可能是什么關(guān)系.如果認(rèn)為很可能是W∝v2,就作出W—v2曲線,如果這條曲線是一條直線,就可以證明你的判斷是正確的.【誤差分析】1.每個(gè)橡皮筋的勁度系數(shù)不同和每次拉伸的長(zhǎng)度不完全一致,造成橡皮筋對(duì)小車做的功不是整數(shù)倍關(guān)系引起誤差.2.不完全平衡摩擦力或平衡摩擦力過(guò)大,造成實(shí)驗(yàn)中除橡皮筋的拉力做功外,還有其他力做功,并由此造成最末階段紙帶上點(diǎn)的間隔不均勻而引起測(cè)量速度

4、的誤差.【注意事項(xiàng)】1.每次實(shí)驗(yàn)中小車要拖動(dòng)到同一位置.2.長(zhǎng)木板要傾斜,使小車能在長(zhǎng)木板上勻速運(yùn)動(dòng).3.實(shí)驗(yàn)中不用測(cè)小車的質(zhì)量.4.實(shí)驗(yàn)中測(cè)定的速度應(yīng)是橡皮筋恢復(fù)形變以后小車的速度,所以應(yīng)選用那些間距較大,且相對(duì)均勻的點(diǎn)來(lái)測(cè)量和計(jì)算.典例剖析某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理”,他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖2所示的裝置,另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(guò)滑輪掛上空的小沙桶時(shí),釋放小桶,滑塊由靜止開始運(yùn)動(dòng).若你是小組中的一位成員,要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn),則:圖2(1)你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有.(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊受到的合

5、力與沙和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(shí)驗(yàn)條件是,實(shí)驗(yàn)時(shí)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M,往沙桶中裝入適量的細(xì)沙,用天平稱出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m,讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況,在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn),測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L以及這兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的滑塊速度的大小v1與v2(v1

6、且不計(jì)摩擦阻力(利用平衡摩擦力的方法).滑塊的速度可以利用由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到.解析(1)為了測(cè)出滑塊的質(zhì)量和沙桶(及沙)的總質(zhì)量需要選用天平測(cè)量.為了對(duì)紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理需要選用刻度尺.(2)由于小沙桶(及沙)的重力等于滑塊受到的合外力的條件是小沙桶(及沙)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量,且不計(jì)摩擦阻力(利用平衡摩擦力的方法).所以要保證沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量.實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是平衡摩擦力.(3)由動(dòng)能定理可得答案(1)天平、刻度尺(2)沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量平衡摩擦力(將木板左端適當(dāng)墊高)(3)探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)方法較多,在解決此類問(wèn)題之前,首先要弄

7、清本實(shí)驗(yàn)所涉及的實(shí)驗(yàn)原理和方法,然后再依據(jù)相應(yīng)規(guī)律求解.點(diǎn)評(píng)變式練習(xí)某同學(xué)做探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn),如圖3所示,圖中小車在一條橡皮筋的作用下彈出,沿木板滑行,這時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功為W.當(dāng)用2條,3條…實(shí)驗(yàn)時(shí),使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致.每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度都由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出.圖3(1)除了圖中已有的器材外,還需要導(dǎo)線、開關(guān)、(填測(cè)量工具)和電源(填“交流”或“直流”).(2)實(shí)驗(yàn)中小車會(huì)受到阻力,可以使木板適當(dāng)傾斜來(lái)平