学生实验6----动能定理实验
学生实验6----动能定理实验
实验6:探究动能定理
方案1:
实验器材:
打点计时器，电源，导线，一端附有定滑轮的光滑长木板，小车，纸带，细绳，弹簧测力计，砝码盘和砝码，刻度尺
实验原理:
用打点计时器和纸带记录下小车做匀加速运动的情况如图所示。通过测量和计算可以得到小车从O点到2、3、4、5点的距离，及在2、3、4、5点的瞬时速度。
从打下0点到打下2、3、4、5点的过程中，合外力F(等于绳的拉力)对小车做的功W及小车增加的动能ΔE，可由下式计算: k
12(F直接由弹簧秤读出)，其中n=2，3，4，5…… W,FxE,mv,0,nnknn2
实验步骤:
1(把一端附有定滑轮的光滑长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有定滑轮的一端，连接好电路(如图)。
(在实验小车上先固定一个弹簧测力计，测力计的挂钩连接细轻绳，轻绳跨过定滑轮，2
挂一个小盘，盘内放砝码。放手后，小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车后面。
3(把小车停靠在打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车运动，打点计时器在纸带上打出一系列点迹。在小车运动过程中读出测力计读数F，即小车受到的拉力大小。取下纸带，换上新纸带，重复实验几次。
4(选择点迹清晰的纸带，记下第一个点的位置0，并在纸带上从任意点开始依次选取几个点，记作1，2，3，4，5，6，测量各点到0的距离x，x，x，x，x，x。 1234565(计算出打下2，3，4，5时小车的速度v，v，v，v。 2345 6(计算从打下0点到打下2，3，4，5的过程中合外力F(大小等于测力计读数
F)对小车做的功W及小车增加的动能ΔE，并填入下表。 k
1
7(在坐标纸上画出ΔE——W图像。 k
数据记录及处理:
0,2 0,3 0,4 0,5 瞬时速度v/(m/s) ΔE/J k
距离x/m W/J 以ΔE为横轴，W为纵轴，做出ΔE——W图像。 kk
注意事项:
1(长木板应尽量光滑，如果摩擦力较大应先平衡摩擦力。可以在长木板下端垫木块。 2(使用打点计时器时应先接通电源再释放小车。
: 练习
1，测量滑块在运动过程中所受的合外力是“探究动能定理”实验要解决的一个重要问题。为此，某同学设计了如下实验方案:
A(实验装置如图所示，一端系在滑块上的细绳通过转轴光滑的轻质滑轮挂上钩码，用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫起。调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动;
B(保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，让滑块沿长木板向下做匀加速直线运动。
请回答下列问题:
?滑块做匀速直线运动时，打点计时器在纸带上所打出
__________________________; 点的分布应该是
?滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小钩码的重力大小(选填“大于”、“等于”或“小于”);
2，某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变
化与合外力对它所做功的关系。图中A为小车，连接
在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们
均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板
上，C为弹簧测力计，不计绳与滑轮的摩擦。实验时，
先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一
系列点。
(1)该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的
某点开始记为O点，顺次选取5个点，分别测量这5个
点到O之间的距离，并计算出它们与O点之间的速度平
方差:
2222,v(,v,v,v) ，填入下表: 0
22,v,v,s以为纵坐标，以s为横坐标在方格纸中作出
2
图象.若测出小车质量为0.2kg结合图象可求得小车所受合外力的大小为 N。
(2)若该同学通过计算发现小车所
受合外力小于测力计读数，明显超
出实验误差的正常范围(你认
为主要原因是 __
_____________________________。
实验操作中改进的措施是
方案2:
实验器材:小车(前面带小钩);100g—200g砝码;长木板(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);5—6条等长的橡皮筋。
实验原理:如图，小车在一条橡皮筋的作用下弹出，
沿木板滑行。当我们用2条、3条…同样的橡皮筋进
行第2次、第3次…实验时，每次实验中橡皮筋拉伸
的长度都保持一致，那么，第2次，第3次…实验中
橡皮筋对小车做的功就是第1次2倍、3倍…如果把
第1次实验时橡皮筋功记为W，以后各次的功就是
2W、3W…。
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。
以橡皮筋对车做的功为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，以第1次实验时的功W为单位，作出W—v曲线，即功—速度曲线。分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车做
22的功与小车获得的速度的定量关系。同样作出W—v曲线和W—mv曲线. 实验步骤:
1(按图所示安装好实验仪器。先固定打点计时器，长木板的两侧A处钉两个小钉，小车放在B处挂上一根橡皮筋，使橡皮筋处于自由
长度，并且AB之间的长度略小于A到木板右
端的长度或大致相等，使小车从B位置运动到
长木板右端时受到橡皮筋向左的拉力做减速
运动的距离较小。让纸带通过打点计时器，固
定在小车上。
2(将木板一端垫起来，形成一个斜面，轻推一下小车，小车做匀速运动。此时fmg,sin,。
3
3(第一次先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v，设此时1橡皮筋弹力对小车做功为W，并将得到的数据记入表格。
4(换用2条、3条、4条…同样的橡皮筋做实验，并将橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，测出、、……，橡皮筋对小车做功分别为2W、3W、4W……将数据记入录vvv234
表格。
5(分析纸带求出小车在橡皮筋自由长度时，即匀速运动时的速度，在纸带上找出距离相等的三个点并测出它们的距离s，求出速度
s。 v,232T v s t v vW
6(在右侧的表格中记录数据
23vv7(建立W—v，W—，W—直角坐标系，描1
22 v点并用平滑的曲线连结，探究W与v、W与、
3
24 vW与m的关系。
5 8(分析图象得到结论。
6
实验误差分析:
1(橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比。
2(小车受力为零的位置不一定在设定的B点。
3(由于小车不受拉力的位置不一定在B点，这就使拉力功W与橡皮筋的条数不成正比，而作图象时纵坐标的单位长度依然将功与橡皮筋的条数按正比关系取值，这样使作出的
2323vvvvW、v(、)各对应点的分布与W—v(、)函数图象发生偏离。练习
1(在探究动能定理的实验中，下列叙述正确的是
A(每次实验都必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B(实验中，橡皮筋第二次的伸长长度是第一次伸长长度的二倍
C(实验中长木板表面应该尽量光滑且水平放置
D(每次实验都必须先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出 2(在探究动能定理的实验中，小车受到阻力，可以使木板倾斜作为补偿，下面操作正确的是
4
A(使拖着纸带的小车由静止释放，小车不动即可
B(使拖着纸带的小车由静止释放，小车能运动即可
C(沿木板向下推拖着纸带的小车，放手后打点计时器在纸带上打下的点距均匀即可
D(以上作法都不对
5