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动能定理实验
为了演示动能定理，可以进行以下实验：
材料：
- 一个小球
- 一个直线轨道或斜面
- 一个标尺
- 一个卷尺
- 一个停表
实验步骤：
1. 将直线轨道或斜面放在平整的水平面上。
2. 将小球放在轨道或斜面的顶端，并确保它静止不动。
3. 使用标尺测量小球的起始高度h，即从水平面到小球的高度。
4. 使用卷尺测量轨道或斜面的长度L。
5. 使用停表记录小球从顶端滑落到底端所用的时间t。
6. 重复实验多次，记录每次实验的结果。
实验结果：
根据动能定理，小球的动能K与其高度h和速度v之间存在以下关系：
K = mgh，其中m为小球的质量，g为重力加速度。
1. 计算每次实验的小球的速度v，使用的公式为 v = L/t。
2. 使用已知的质量m和重力加速度g，计算每次实验的动能K。
3. 比较实验结果，验证动能定理是否成立。
也就是说，通过实验测量得到的动能K是否与理论计算得到的动能K相吻合。
注意事项：
- 确保实验台面平整且水平。
- 测量时要准确并仔细操作，以确保数据的准确性。
- 实验时要注意安全，小球滑落时可能产生一定的动能，可以使用适当的防护措施，如放置阻挡器在小球终点位置以防止它跳起来。
通过这个实验，你可以直观地观察到小球滑动时的动能变化，并验证动能定理的成立。
动能定理的实验报告
《动能定理的实验报告》
实验目的：通过实验验证动能定理，即动能与物体的速度和质量有关。
实验材料：小车、测速仪、不同质量的物块、平滑的水平面。
实验步骤：
1. 将小车放在水平面上，用测速仪测量小车的初始速度。
2. 在小车上放置不同质量的物块，再次用测速仪测量小车的速度。
3. 记录每次实验的小车质量、物块质量、初始速度和最终速度。
实验结果：
实验结果表明，当小车的质量不变时，放置不同质量的物块会使小车的速度发生变化。
根据动能定理，动能与速度的平方成正比，与物体的质量成正比。
因此，放置不同质量的物块会改变小车的动能。
实验结论：
通过实验验证了动能定理，即动能与物体的速度和质量有关。
根据实验结果，可以得出结论：动能与速度的平方成正比，与物体的质量成正比。
这一结论对于理解动能的变化规律具有重要意义，也为实际生活中的运动问题提供了理论支持。
实验意义：
动能定理是物理学中的重要定律，通过实验验证可以加深对动能的理解，也为实际问题的解决提供了理论依据。
本实验的结果对于工程设计、交通运输等领域具有一定的指导意义，有助于提高能源利用效率，减少能源浪费。
总结：
通过本次实验，我们验证了动能定理，并得出了动能与速度、质量的关系。
这一实验不仅增强了我们对动能定理的理解，也为我们在实际生活和工作中应用物理学知识提供了重要的参考依据。
希望通过这样的实验，能够激发更多人对物理学的兴趣，促进科学知识的传播和应用。
1.实验小组的同学用图14所示的装置探究“物体动能大小与质量和速度的关系”。
将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞了出一段距离。
（1）本实验使钢球获得动能的操作方法是 ，钢球动能的大小是通过观察来判断的。
（2）从表中数据可以看出，他们让质量不同的钢球从相同高度摆下，使钢球到过竖直位置的 相同，从而探究动能与 关系。
（3）在第3次实验中，木块被撞后滑出木板，需要重做第3次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度。
你认为应当采用 的建议。
（4）由上述实验数据和现象可得出结论： 。
2.小伟猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了如图所示的实验，让小球沿同一光滑斜面向下运动，与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止．（1）图甲是控制两球的 质量 相等，探究的是动能与 的关系，得出的结论是：；（2）图乙中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时，具有相同的 ．选用图乙探究的是动能与 的关系，得出的结论是：．3.探究影响物体动能大小的因素．一些物体的功能行走的牛约60J跑百米的运动员约3×102J飞行的步枪子弹约5×108J（1）本实验运用了物理研究方法中的转换法：用 来表示小球动能的大小．（2）小希通过实验探究．发现质量和速度都是影响动能大小的因素，得出实验结论后，又提出了新的问题：物体的质量和速度对物体动能的影响一样大吗？小希查阅了相关资料，收集了一些物体的动能（如表所示），结合生活经验分析表中数据，你认为在“质量”和“速度”这两个因素中，对物体动能影响较大的是．（3）如图2为某段道路的标志牌，请结合所学知识解释：①对机动车限定最高行驶速度：．②对不同车型限定不一样的最高行驶速度：．（4）用如图1中的使用装置和器材探究阻力对物体运动的影响，必须增加的器材是（请从以下三个选项中选择）．A．倾斜程度不同的斜面B．粗糙程度不同的水平面C．质量不同的钢球．4.下列判断正确的是（ ）A．在探究“动能大小与什么因素有关”的实验中，先研究质量一定时，动能与速度的关系，研究问题的方法是“控制变量法”B．同步卫星相对于地球上的建筑物是静止的C．如果两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上，这两个力就彼此平衡D．惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性5.某兴趣小组提出利用“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置（如图所示）与所需器材(斜面、木块、不同质量的小钢球)来探究“影响重力势能大小的因素”的设想。
专题24 探究动能定理1．某兴趣小组想通过物块在斜面上运动的实验探究“合外力做功和物体速度变化的关系”．实验开始前，他们提出了以下几种猜想：①W∝ 错误!，②W∝v，③W∝v2.他们的实验装置如图甲所示，PQ为一块倾斜放置的木板，在Q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点时的速度),每次实验，物体从不同初始位置处由静止释放．同学们设计了以下表格来记录实验数据．其中L1、L2、L3、L4……代表物体分别从不同初始位置处无初速释放时初始位置到速度传感器的距离,v1、v2、v3、v4……表示物体每次通过Q点的速度。
他们根据实验数据绘制了如图乙所示的L－v图象,并得出结论W∝v2。
(1）你认为他们的做法是否合适？（2)你有什么好的建议？(3）在此实验中，木板与物体间摩擦力的大小________(填“会"或“不会")影响探究出的结果．【答案】（1）.不合适 (2)。
应进一步绘制L－v2图像（3）。
不会2．为了探究“合外力做功和动能变化的关系"的实验,某实验小组使用如图所示的水平气垫导轨装置进行实验。
其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间分别为t1、t2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，两光电门间距离为x,绳悬吊的砝码的质量为m （m远小于M），重力加速度为g.滑行器从G1到G2的过程中增加的动能为________________,合力对滑行器做的功为_________________。
(用t1、t2、D、x、M、m和g表示)【答案】2222211()2D DMt t，mgx3．如图l所示，某组同学借用“探究a与F和m之间的定量关系"的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化瞬关系”的实验：①为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘；通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做____运动。
验证动能定理实验1、实验原理：沙桶和沙子的重力视为小车受到的合外力；合外力对小车做的功：mgS 车小车动能的改变量： 验证合外力做的功是不是等于小车动能的改变量2.、需要测量的物理量：沙和沙桶的质量；车的质量；算车的速度和位移；3、要注意的问题：怎么平衡摩擦力？有两个不一样的质量在里面，所以不能抵消掉。
怎么去处理纸带上面的点。
4、实验示意图如图：例题1．某探究学习小组的同学欲验证动能定理，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．(1)你认为还需要的实验器材有____________．(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是__________________________，实验时首先要做的步骤是________________．(3)在(2)的基础上，某同学用天平称量滑块的质量为M .往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量为m .让沙桶带动滑块加速运动．用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L 和这两点的速度大小v 1与v 2(v 1＜v 2)．则本实验最终要验证的数学表达式为______________．(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量)2122Mv 21Mv 21例2．某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：①安装好实验装置如图所示．②将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车．③在质量为10 g、30 g、50 g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50 g的钩码挂在拉线的挂钩P上．④释放小车，打开电磁打点计时器的电源，打出一条纸带．(1)在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条．经测量、计算，得到如下数据：①第一个点到第N个点的距离为40.0 cm.②打下第N点时小车的速度大小为1.00 m/s.该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，算出：拉力对小车做的功为________ J，小车动能的增量为________ J.(2)此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大．显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素．请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是______________________例3、某同学用如图11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。
探究动能定理实验专题实验方法一：利用重物做自由落体运动探究动能定理（略）具体方法：参考三维设计实验方法二：利用探究牛顿第二定律的实验装置1、实验目的：探究外力做功与物体动能变化的定量关系2、实验原理：（1）实验装置如图所示，在砝码和砝码盘的质量远小于小车质量时，可认为细绳的拉力就是砝码及砝码盘的重力（F绳=G砝码及砝码盘）。
（2）平衡长木板的摩擦力。
（3）在砝码盘中加放砝码并释放砝码盘，木块将在砝码盘对它的拉力作用下做匀加速运动．在纸带记录的物体运动的匀加速阶段，适当间隔地取两个点A、B.只要取计算一小段位移的平均速度即可确定A、B两点各自的速度v A、v B，在这段过程中物体运动的距离s可通过运动纸带测出，我们可即算出合外力做的功W合=F绳S AB（F绳=G砝码及砝码盘）。
另一方面，此过程中物体动能的变化量为，通过比较W和ΔEk 的值，就可以找出两者之间的关系。
3、实验器材长木板(一端带滑轮)、刻度尺、打点计时器、纸带、导线、电源、小车、细线、砝码盘、砝码、天平．4、实验装置5、实验步骤及数据处理(1)用天平测出木块的质量M，及砝码、砝码盘的总质量m。
把器材按图装置好．纸带一段固定在小车上，另一端穿过打点计时器的限位孔；(2)把木块靠近打点计时器，用手按住．先接通打点计时器电源，再释放木块，让它做加速运动．当小车到达定滑轮处(或静止)时，断开电源；（3）取下纸带，重复实验，得到多条纸带；(4)选取其中点迹清晰的纸带进行数据处理，先在纸带标明计数点，然后取间隔适当的两点A、B。
利用刻度尺测量得出A，B两点间的距离S AB ；再利用平均速度公式求A、B两点的速度v A、v B；(4)通过实验数据，分别求出W合与ΔE kAB，通过比较W和ΔEk的值，就可以找出两者之间的关系。
6、误差分析1．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。
2．利用打点的纸带测量位移，和计算木块的速度时，不准确也会带来误差。
【跟踪训练】例1、某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一成员，要完成该项实验，则： （1）你认为还需要的实验器材有 ． （2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是 ，实验时首先要做的步骤是 ．（3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M ．往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m ．让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L 和这两点的速度大小v 1与v 2（v 1< v 2）．则本实验最终要验证的数学表达式为 （用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）．例2．在“探究恒力做功与物体的动能改变量的关系”的实验中备有下列器材：A.打点计时器；B.天平；C 秒表；D.低压交流电源；E.电池；F.纸带；G.细线、砝码、小车、 砝码盘；H.薄木板．(1)其中多余的器材是____________，缺少的器材是__________________．(2)测量时间的工具是__________________；测量质量的工具是____________________．(3)图实－5－12所示是打点计时器打出的小车(质量为m )在恒力F 作用下做匀加速直 线运动的纸带．测量数据已用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为T .请分析， 利用这些数据能否验证动能定理？若不能，请说明理由；若能，请说出做法，并对 这种做法做出评价例3．某探究小组利用气垫导轨和光电门计时器等装置(如图所示)探究动能定理．他们通过改变滑轮下端的小盘中沙子的质量来改变滑块水平方向的拉力；滑块上装有宽为d 的挡光片．实验中，用天平称出小盘和沙子的总质量为m ，滑块(带挡光片)的质量为M ，计时器显示挡光片经过光电门1和2的时间分别为Δt 1、Δt 2.(1)在满足______的条件下，才可以认为小盘和沙子的重力所做的功等于滑块动能的改变量．(2)实验中还必须测量的物理量是______，试写出本次探究的原理表达式(用测量量和已知量表示)________________________．水平实验台 滑轮 小沙桶滑块 细线 打点计时器 纸带 长木板实验方法三：利用橡皮筋做功探究动能定理1、实验目的用实验方法探究动能定理2、实验原理外力对物体所做功等于物体动能增量。
（注意：实验中，可以通过改变橡皮筋的根数，达到改变外力做功；通过打电计时器记录物体运动，分析物体的速度，从而得到它的动能增量；当然也可以直接利用光电门测出物体获得的速度）3、实验器材 打电计时器，物体，电源，橡皮筋（保证近似相同），木板（或：汽垫导轨，光电计时装置）4、实验步骤1．按图把实验器材安装好，并平衡摩擦力。
（调整有打点计时器一端的长木板高度）2．用一根橡皮筋套住物块，拉至某位置O ，接通电源，放开物块，打点计时器在纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号。
3．改变橡皮筋根数，从同一位置O ，释放物块，得到一系列纸带4．通过纸带数据处理，得到物块的速度v5、数据处理先对测量数据进行估计，或者作个W-v 草图，大致判断两个量可能是什么关系。
如果认为可能是W ∝v 2，对于每一个速度值算出它的二次方，然后以W 为纵坐标、v 2为横坐标作图，如果这样作出来的图象是一条直线，说明两者关系真的就是W ∝v 2。
6、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，测量不准会带来误差。
7、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。
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。
【跟踪训练】例4、在用如例5图所示的装置做“探究动能定理”的实验中，下列说法正确的是( )A ．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B ．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值C ．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度D ．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度打点计时器 纸带 橡皮筋例5、如下图所示，是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形，这时，橡皮筋对小车做的功记为W. 当我们用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放. 小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．(1)除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有__________________________；(2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是________________________________________________________________________；(3)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测量；(4)下面是本实验的数据记录表，请将第2次、第3次……实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置；(5)从理论上讲，橡皮筋做的功W n 和物体速度v n 变化的关系应是Wn ∝_______. 请你运用数据表中测定的数据在右上图所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性；例6、物体在空中下落的过程中，重力做正功，物体的动能越来越大，为了“探究重力做功和物体动能变化的定量关系”，我们提供了如图所示的实验装置．(1)某同学根据所学的知识结合右图设计一个本实验情景的命题：如图如示，质量为m 的小球在重力mg 作用下从开始端自由下落至光电门发生的____，通过光电门时的____，试探究重力做的功____与小球动能变化量____的定量关系（请在①②空格处填写物理量的名称和对应符号；在③④空格处填写数学表达式．）(2)某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数字．①用天平测定小球的质量为0.50 kg ；②用游标尺测出小球的直径为10.0 mm ；③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为82.80 cm ；④电磁铁先通电，让小球吸在开始端；⑤电磁铁断电时，小球自由下落；⑥在小球经过光电门时间内，计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50×10－3s ，由此可算得小球经过光电门的速度为__________m/s.⑦计算得出重力做的功为________J ，小球动能变化量为_______J ．(g 取9.8 m/s2，结果保留三位数字)(3)试根据(2)下好本实验的结论：_________________打点计时器 纸带 橡皮筋探究动能定理实验专题答案1、答案：（1）天平，刻度尺 （2）沙和沙桶的质量远小于滑块的质量 平衡摩擦力（3）21222121Mv Mv mgL -= 2、(1)C 、 E 毫米刻度尺 (2)电磁打点计时器 天平 (3)略[解析](3)能．从A 到B 的过程中，恒力做的功为W AB ＝Fs AB ，物体动能的变化量为E k B －E k A ＝12mv 2B －12mv 2A ＝12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫s B 2T 2－12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫s A 2T 2，只要验证Fs AB ＝12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫s B 2T 2－12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫s A 2T 2即可，F 为砝码的重力，可读取．优点：A 、B 两点的距离较远，测量时的相对误差较小；缺点：只进行了一次测量验证，说服力不强．3、(1)m ≪M (2)两光电门之间的距离xmgx ＝12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12 4、AC5、答案：(1)刻度尺 (2)把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力(3)点距均匀 (4)2W 3W 4W 5W(5)图象如下图所示：6、(1)位移s 、瞬时速度v 、mgs 、(2)⑥4.0 ⑦4.01、4.00(3)在误差允许范围内，重力做的功等于物体动能的变化量。
