实验-探究动能定理

实验五 探究动能定理
1
实验储备·自主回顾
2
实验考向·多维突破
(3)根据多次测量的数据，画出橡皮筋对小车做功 W 与小车匀速
运动的速度 v 的关系如图丙所示，根据图线形状猜想，W 与 v 的关
系可能为________。
A．W∝ v
B．W∝v－1
C．W∝v2
D．W∝v3
实验五 探究动能定理
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实验储备·自主回顾
实验五 探究动能定理
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实验考向·多维突破
图1
实验五 探究动能定理
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实验储备·自主回顾
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实验考向·多维突破
(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、________(填
测量工具)和______(选填“交流”或“直流”)电源。
(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜
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实验储备·自主回顾
2
实验考向·多维突破
(1)为了消除小车运动过程中所受摩擦力的影响，调整时应将木 板________(选填“左”或“右”)端适当垫高以平衡摩擦力。
(2)实验中，某同学打出的一段纸带如图乙所示，相邻两计时点 间距离依次为 AB ＝3.50 cm、BC ＝3.80 cm、CD ＝ DE ＝ EF ＝ FG ＝ GH ＝4.00 cm，则匀速运动的速度 v＝________m/s。
2
实验考向·多维突破
(3)根据功的定义，有：W0＝F 合 h1 当钩码下落 h2 时，合外力对小车所做的功为：W＝F 合 h2 解得：W＝hh21W0。
[答案] (1)0.80 (2)BC (3)h2hW1 0
实验五 探究动能定理

实验：探究动能定理 【实验目的】:用实验方法探究动能定理【实验原理】:外力对物体所做功等于物体动能增量。

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 【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）【实验步骤】1．按图把实验器材安装好，并平衡摩擦力。

（调平垫导轨）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【巩固练习】 某同学做探究动能定理的实验，如图3所示，图中小车在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功为W .当用2条，3条…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度都由打点计时器所打的纸带测出．(1)除了图中已有的器材外，还需要导线、开关、(填测量工具)和电源(填“交流”或“直流”)．(2)实验中小车会受到阻力，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，需要在(填“左”或“右”)侧垫高木板．(3)若粗糙的木板水平，小车在橡皮筋的作用下，当小车速度最大时，关于橡皮筋状态与小车的位置可能是()A ．橡皮筋处于原长状态B ．橡皮筋仍处于伸长状态C ．小车在两个铁钉连线处D ．小车已过两个铁钉连线处(4)某次所打纸带应选用纸带的打点计时器纸带 橡皮筋2.在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某实验小组采用如图11所示的实验装置和实验器材.(1)为了用细线的拉力表示小车受到的合外力,可以改变木板的倾角,使重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力.简要说明你平衡摩擦力的实验判断方法：-----------------------------------------------------------------(2)用沙和沙桶的重力大小来表示小车受到的合外力,必须满足的条件是 ----------------------------------------(3)除实验装置中的仪器外,还需要的测量仪器有--------------------------------3.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”。

实验步骤:
1、将打点计时器固定在铁架台上，连接好电源。
2、将纸带的一端连接在重锤上，另一端穿过计时器并使重物靠近计时器。
3、打开电源，释放重锤，，取下纸带。
4、重复以上步骤，打出3条纸带。
5、选出一条清晰的纸带，选取合适的一段。
6、分析处理纸带。
7、整理试验仪器。
实验数据处理：?
12Leabharlann 3Vnhn
W
△Ek
陕科大附中物理实验报告
实验名称
探究恒力做功与动能变化的关系
实验人
1、
2、
指导教师
实验日期
实验目的:掌握动能的概念，会利用实验探究恒力做功与动能变化的关系
实验器材:打点计时器、学生电源、铁架台、纸带、复写纸、刻度尺、导线、重锤等
实验原理:用打点计时器等记录在恒力作用下物体运动的情况，计算恒力做功W=和物体动能的变化△Ek=,它们的大小关系。
实验结论：在误差允许的范围内，恒力做功（填“大于”、“等于”、“小于”）动能的变化量。
误差分析：从实验结果可以看出，W总是（填“大于”、“等于”、“小于”）△Ek，这是因为在实验中未考虑力做功。

探究动能定理实验报告实验目的：通过观察和测量物体的运动，探究动能定理的成立。

实验器材：1.平滑水平台面2.弹簧测力计3.动能定理实验装置（包括轨道、可运动的车、测量时间的器具等）实验原理：动能定理是物理力学中的基本定理之一，它揭示了物体动能与物体所受力学作用之间的关系。

按照动能定理，物体的动能等于物体所受合外力所做的功。

即动能定理公式为：Ek=W。

实验步骤：1.将平滑水平台面放置于实验桌上。

2.安装动能定理实验装置，包括轨道、可运动的车以及测量时间的器具。

3.将弹簧测力计固定在平滑水平台面上，确保测力计的刻度能够清晰可见。

4.首先调整弹簧测力计的位置，使得测力计的刻度与轨道一致。

5.将可运动的车放在轨道的起点，确保车与测力计始终保持接触。

6.用手将车推动起来，车在轨道上运动。

7.在车运动的过程中，观察弹簧测力计的指示值，并记录。

8.重复进行多次实验，分别改变车的起始位置和推动力度，保证数据的准确性和全面性。

数据处理与分析：根据实验记录的弹簧测力计的指示值，可以计算出物体在运动过程中所受到的力。

然后，根据施加的力和物体的位移，可以计算出物体所受外力所做的功。

最后，通过测量物体的质量和速度，可以得出物体的动能。

将物体的动能和所受外力所做的功进行比较，如果两者相等，说明动能定理成立。

实验结论：根据数据处理与分析的结果，我们可以得出结论：动能定理成立。

在实验过程中，我们观察到物体的动能和所受外力所做的功的值相等，验证了动能定理的正确性。

实验误差与改进：在实验过程中存在一些误差，例如弹簧测力计的刻度因为观察角度不同而产生一定的读数误差，以及由于车与轨道之间的摩擦力等因素，使得动能定理的验证结果不完全准确。

为了减小误差，可以采取以下改进措施：1.使用更精确的测力计，减小读数误差。

2.减小车与轨道之间的摩擦力，例如通过给轨道表面涂上润滑剂。

3.进行多次实验，取平均值，以提高数据的准确性和可靠性。

总结：通过本次实验，我们成功地探究了动能定理，并验证了动能定理的成立。

实验,探究动能定理篇一：实验探究动能定理实验探究动能定理【例1】关于“探究动能定理”的实验中，下列叙述正确的是()．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致．放小车的长木板应该尽量使其水平．先接通打点计时器电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出【例2】为了探究恒力作用时的动能定理，某同学做了如下实验，他让滑块在某一水平面上滑行，利用速度采集器(1)一同学根据表中数据，作出－图象如图5－4－2甲所示，观察该图象，该同学作出如下推理：根据－图象大致是一条抛物线，可以猜想，可能与2成正比．请在图5－4－2乙所示坐标纸上选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜想．(2)根据你所作的图象，你认为滑块滑行的最大距离与滑块初速度平方2的关系是___________________________________________________________．图5－4－2【例3】在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某实验小组采用如图5－4－3所示的实验装置和实验器材．(1)为了用细线的拉力表示小车受到的合外力，可以改变木板的倾角，使重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力．简要说明你平衡摩擦力的实验判断方法_______________________________________________________________(2)用沙和沙桶的重力大小来表示小车受到的合外力，必须满足的条件是．(3)除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有_____________________．(4)如图5－4－4为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的、两点来探究恒力做功与动能改变的关系．已知打点计时器的打点周期为，重力加速度为请你用字母表示需要测量的物理量，说明其物理意义(用文字说明或在图中标明)，并把探究结果的表达式写出来．图5－4－3图5－4－4【巩固提高】1．在用图5－4－5所示装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是()．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值．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．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2．在“探究动能定理”的实验中，某同学是用下面的方法和器材进行实验的：放在长木板的小车，由静止开始在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动，小车拉动固定在它上面的纸带，纸带穿过。

三、实验器材 小车(前面带小钩)、100 g~200 g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(运用电火花计时器不 用学生电源)、5~6条等长的橡皮筋、刻度尺。
四、实验步骤
1.按上图将实验仪器安装好。同时平衡摩擦力。 2.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，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次一样，这样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。
(2)利用测得的木块质量m、交流电源的周期T、纸带上标示的位移xA、xB、xAB。
①请他写出木块在加速阶段所受合外力的表达式：_______________； ②请写出验证动能定理的方法：______________________________。
假设(3不)是在直上线，述可思实索验能否中，假设对该同窗选择的仪器和做法做一些更改，那么可以
(2)实验数据记录
橡皮筋条数 位移x/ m 时间t/s 速度v/(m·s-1) 速度平方v2/(m2·s-2)
(3)实验数据处置及分析：在坐标纸上(如图)画出W-v或W-v2图线(“W〞以一根橡皮筋做的功为单 位)。
(4)实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系W∝v2。
五、本卷须知
1.平衡摩擦力 实验中的小车不可防止地要遭到摩擦力的作用，摩擦力对小车做负功，我们研讨的是橡皮筋 做的功与物体速度的关系，应设法排除摩擦力的影响，可采用将木板一端垫高的方法来实现。将 木板一端垫高，使重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡，就能消除摩擦力的影响。判别能否已 平衡掉摩擦力的方法是，轻推一下小车，察看小车不受其他力时能在木板上做匀速运动。 2.我们用2条，3条……橡皮筋进展第2次、第3次……实验时，每次实验时橡皮筋伸长的 长度都应坚持一致。

实
验
溯
CD [解析] 重物受力不变，可以利用下降
本
求 高度关系表示功，所以必须测量下落高度，再
源
利用纸带计算对应各点的瞬时速度，重力加速
度是直接给出的，故选项 C、D 正确，A、B 错 误．
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实验5 探究动能定理
实 验
2 方法二：利用物体带动小车探究动能定理，
溯 研究小车的合外力做功与其动能变化的关系．
源 合外力做的功等于小车动能的增加量．
3．注意事项
(1)平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使
小车的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，找到长木
板合适的倾角．
(2)当小物体的总质量远小于小车的质量时，
小车的合外力近似等于小物体的重力．
考
向
互
甲
乙
动
图 S5­7
探 究
(3)实验测得 A、B 的质量分别为 m＝0.40 kg、
M＝0.50 kg.根据 s－h 图像可计算出 A 木块与桌面
间的动摩擦因数 μ＝________．(结果保留一位有
效数字)
(4)实验中，滑轮轴的摩擦会导致 μ 的测量结
果______(选填“偏大”或“偏小”)．
减小 B 的质量或增大 A 的质量来减小加速度，通过
增加细线的长度或降低 B 的起始高度来缩短加速时
考 间．
向
(2)s－h 图像如图所示．
互 动
(3)本实验测动摩擦因数的原理是动能定理，即
探
究 由 Mgh－μmgh＝12(M＋m)v2，－μmgs＝－12mv2，求
得 s＝μ（MM－＋μmm）h，图像的斜率 k＝μ（MM－＋μmm），

实验五探究动能定理一、基本原理与操作原理装置图操作要领(1)平衡：垫高木板的一端，平衡摩擦力(2)做功①用一条橡皮筋拉小车——做功W②用两条橡皮筋拉小车——做功2W③用三条橡皮筋拉小车——做功3W(3)小车：靠近打点计时器且接通电源再释放小车；每次小车须由同一位置由静止弹出(4)测速：测出每次做功后小车获得的速度1.利用纸带确定小车的末速度(1)橡皮筋恢复原长时小车已匀速，故应利用纸带上间距相等的部分计算小车速度。

(2)利用v＝xt计算小车的速度，为减小测量误差，所选的范围应尽量长些。

2.绘制图象分别用各次实验的v和W绘出W－v，W－v2，W－v3等关系图象，直到作出的图象是一条倾斜的直线。

注意事项(1)选点测速：测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动状态的点。

(2)橡皮筋的选择：橡皮筋规格相同。

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。

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)利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。

教材原型实验命题角度实验原理与基本操作【例1】某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系”的实验，图1中小车是在1条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功记为W。

当用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，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。

每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。

图1(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、__________(填测量工具)和__________(选填“交流”或“直流”)电源。

(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是()A.放开小车，能够自由下滑即可B.放开小车，能够匀速下滑即可C.放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D.放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是()A.橡皮筋处于原长状态B.橡皮筋仍处于伸长状态C.小车在两个铁钉的连线处D.小车已过两个铁钉的连线(4)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用图2中纸带的________部分进行测量。

小车已有一定的初速度．
答案：(1)0.196 电源 0.100 (2)①小车质量没有远大于钩码 质量；②没有平衡摩擦力；③操作错误：先放小车后接通
6.（2012·济南高一检测）某兴趣小组在做“探究做功和
物体速度变化关系”的实验前，提出了以下几种猜想：①
W∝v, ②W∝v倾斜放置的木板，在Q处固定一个速度传感器（用
比较WG 与Δ EK 的大小。
数据记录
选择两 点速度 1
选择两 点动能
选择两 点距离
重力 做功
动能 变化
2
3
三
1.实验结论
实验结论与分析
在实验误差范围内，外力做的功等于物体动能的改变。 即 WF WG mgh 1 mv2 2 1 mv12 E K。
2 2
2.实验误差分析 造成本实验误差的主要原因——摩擦力
(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，
来测量物体每次通过Q点的速度）。在刚开始实验时，有位
同学提出，不需要测出物体质量，只要测出物体初始位置 到速度传感器的距离和 读出速度传感器的读数就行 了，大家经过讨论采纳了该 P 速度传感器 Q
同学的建议。
图甲
①请你简要说明为什么不需要测出物体的质量？ ②让小球分别从不同高度无初速释放，测出物体初始位 置到速度传感器的距离L1、L2、L3、L4„„，读出小球 每次通过Q点的速度v1、v2、v3、v4、„„，并绘制了如

小车和钩码质量的数据可算出小车析，由牛顿第二定律得，F ＝M a，同理
对钩码有，m
g－F
＝m
a，联立解得，F
＝M
M ＋m
m
g＝
0.093 N 。
热点三 实验的改进与创新
实验器材及装置 的替换
数据测量的改进 由光电门计算速度 v＝Δdt 测量纸带上各点速度→速度传感器直接显示速度大小
实验四 探究动能定理
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.利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不 准带来误差。
注意事项 1.平衡摩擦力：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 是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角。 2.选点测速：测小车速度时，纸带上的点应选均匀 部分的，也就是选小车做匀速运动状态的。 3.橡皮筋的选择：橡皮筋规格相同时，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。
W/10－3 J 7.35 8.82 10.29 11.76 13.23 14.70
ΔEk/10－3 J 6.39 7.67 8.95 10.23 11.50 12.78
(W－ΔEk)/10－3 0.96 1.15 1.34 1.53 1.73 1.92 J
①实验结果表明，ΔEk总是小于W。你认为这是
点，造成这种情况的原因可能是没__有__平__衡___摩__擦__力_ 、 平_衡__摩__擦__力__不__够___或__平__衡__摩__擦__力__过___度.(写出一条即可)
热点二 数据处理与分析 【例2】(2017·江苏单科，10)利用如图所示的实验 装置探究恒力做功与物体动能变化的关系。小车的 质量为M＝200.0 g，钩码的质量为m＝10.0 g，打点 计时器的电源为50 Hz的交流电。

探究动能定理知识元探究动能定理知识讲解一、实验目的1．通过实验探究力对物体做功与物体速度变化的关系．2．体会探究过程和所用的方法．二、实验原理1．功的确定：让橡皮筋拉动小车做功使小车的速度增加，使拉小车的橡皮筋的条数由1条变为2条、3条……则橡皮筋对小车做的功为W，2W，3W，….2．速度的计算：通过对打点计时器所打纸带的测量计算出每次橡皮筋做功结束时小车的速度．3．分析每次橡皮筋做的功与物体速度的关系，即可总结出功与速度变化的关系．三、实验器材木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器、低压交流电源、纸带、刻度尺等．四、实验步骤1．按如图所示安装好仪器．2．平衡摩擦力：将安装有打点计时器的长木板的一端垫起，纸带穿过打点计时器，不挂橡皮筋，接通电源，轻推小车，打点计时器在纸带上打出间隔均匀的点．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v1，设此时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，并使橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，测出速度为v2，v3，v4，…，橡皮筋对小车做功分别为2W，3W，4W，…，将数据记入表格．5．分析数据，尝试做W-v、W-v2等图象，探究W，v的关系．五、注意事项1．平衡摩擦力的方法：将木板一端垫高，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，找到木板的一个合适的倾角．2．测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动的．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．4．每次释放小车时，都要让它从同一位置由静止开始运动．5．小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．6．使小车挂住橡皮筋的中点，放正小车，使小车沿木板的中间线运动.六、数据处理1．速度数值的获得：实验获得的是如图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功与小车速度的关系，需要测量的是弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度．所以，应该在纸带上测量的物理量是图中A1、A3间的距离x，小车此时速度的表达式为v＝，其中T是打点计时器的打点周期．即选择相邻距离基本相同的若干点A1，A2，A3，…来计算小车匀速运动时的速度．2．计算小车做的功分别为W，2W，3W，…时对应的v，v2，v3，的数值，填入表格．3．逐一与W的一组数值对照，判断W与v，v2，v3，的可能关系或尝试着分别画出W 与v，W与v2，W与v3，W与间关系的图象，找出哪一组的图象是直线，从而确定功与速度的正确关系．七、误差分析1．橡皮筋长短、粗细不一造成误差；2．纸带上“点”间距离测量不准，造成误差；3．未平衡摩擦力、没有完全平衡摩擦力或过度平衡摩擦力造成误差；例题精讲探究动能定理例1.同学们分别利用图甲、乙所示的两种装置采用不同方法探究“合外力做功与动能改变量的关系”。

测量的物理量表示)v＝xT (T 为打点计时器打点的时间间隔)。
②实验数据记录。
橡皮筋 条数
位移 x/m
速度二次方
时间 t/s 速度 v/(m·s－1) v2/(m2·s－2)
③实验数据处理及分析。
在坐标纸上(图 3)画出 W－v 或 W－v2 图象
(“W”以一条橡皮筋做的功为单位)。 ④实验结论。从图象可知功与物体
木板向下匀速运动。
第二步：如图乙所示，保持
木板倾角不变，取下细绳和
重锤，将打点计时器安装在
木板靠近滑轮处，将滑块与
纸带相连，使其穿过打点计
时器。
第三步：接通电源释放滑
块，使之从静止开始加速运
动，打出的纸带如图丙所示。其中打下计数点 O 时，滑块的
速度为零，相邻计数点的时间间隔为 T。
x6－x4
(1)根据纸带求打点计时器打 E 点时滑块速度 vE＝__2_T_____。
高三物理第一轮总复习
第五章 机械能及其守恒定律
第5讲 实验：探究动能定理
知|识|梳|理
微知识 探究动能定理 1．实验目的 探究外力对物体做功与物体速度变化的关系。 2．实验原理 探究功与物体速度变化的关系，可通过改变力对物体做的功， 测出力对物体做不同功时物体的速度变化，为简化实验可将物 体初速度设置为零，可用图 1 所示的装置进行实验，通过增加 橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加。再通过打点计
时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度 v。
3．实验器材 小车(前面带小钩)，100～200 g 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，5～ 6 条等长的橡皮筋，刻度尺。
4．实验步骤 (1)按如图 1 所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力。 (2)先用 1 条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车匀

0.2
第 4 次 ______ 0.400
0.2
第 5 次 ______ 0.450
0.2
(4)从理论上讲，橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关 系应是 Wn∝______，请你根据表中测定的数据在如图 S5-3 所 示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性.
图 S5-3
解析：小车先加速后匀速，因为要测量小车最后获得的速 度，也就是最后做匀速运动的速度，故需要用刻度尺测出纸带 上点距均匀的间隔长度，然后除以时间间隔就是小车最后获得 的速度，本实验的原理就是根据橡皮筋条数成倍增加，橡皮筋 对小车做的功成倍增加，因为合力做的功等于小车获得的动能， 故小车获得的动能一定成倍增加，小车获得速度的二次方一定 成倍增加，可画出 W-v2 图象进行验证.
解析：(1)由于挡光条宽度很小，因此将挡光条通过光电门 时的平均速度当作瞬时速度，v1＝Δlt1，v2＝Δlt2.
(2)根据动能的定义式得： 通过光电门 1，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总 动能为 Ek1＝12(M＋m)Δlt12 通过光电门 2，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总 动能为 Ek2＝12(M＋m)Δlt22
本实验可从多个角度进行创新，比如可以利用验证牛顿第 二定律的实验装置在平衡好摩擦力后，在满足重物的质量远小 于小车的质量时将重物的重力作为对小车的拉力，此时可选小 车作为研究对象，如果不能满足重物的质量远小于小车的质量， 可将重物和小车整体作为研究对象，此时也可在小车与重物之 间加上一个力传感器测出小车受到的合力，在测量小车的速度 时，可用速度传感器或光电门进行测量，也可借助平抛运动的 特点来测量.
图 S5-8
(1)实验主要步骤如下： ①测量小车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 需装置. ②将小车停在 C 点，接通电源，然后释放小车，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. ③在小车中增加砝码，或减少砝码，重复②的操作.

C．小车在两个铁钉的连线处
D．小车已过两个铁钉的连线
(4)在正确操作情况下，打在纸带上的点，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(根据图(乙)所示的纸带回答)．
GK
类型二：利用其他装置探究
【例2】 (2009年广东卷)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．
（2）下表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，|v22-v12|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= __0_.6_0_0__，W3= ____0_.6_1_0__。（结果保留三位有效数字）
(1) 除 了 图 ( 甲 ) 中 已 有 的 实 验 器 材 外 ， 还需要导线、开关、铁钉、刻度尺 和 ______ 电 源 ( 填 “ 交 流 ” 或 “ 直 流”)；
交流
(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜 来平衡掉摩擦阻力，则下面操作正确的是______．
A．放开小车，能够自由下滑即可
二、实验器材
橡皮筋、打点计时器、小车、纸带、电源、导线、 刻度尺、木板、钉子等．
三、实验步骤
1．如图所示组装好实验仪器，由于小车在运动中会 受到阻力，把木板装有打点计时器的一端用薄木块略 微垫高，平衡摩擦力．
2．把纸带拴在小车的后面， 并穿过打点计时器，先用一条 橡皮筋进行实验，把橡皮筋拉 伸一定长度，放开小车．

实验报告5《探究动能定理》实验报告：探究动能定理摘要：本实验通过使用不同质量的小车，在水平面上进行运动，测量小车在不同速度下的动能和位移，从而探究动能定理。

实验结果表明，小车的动能与速度的平方成正比，验证了动能定理的正确性。

引言：动能定理是物理学中非常重要的一个定理，它描述了一个物体的动能与其质量和速度的平方成正比的关系。

动能定理可以用数学公式表示为：K=1/2mv^2，其中K代表动能，m代表质量，v代表速度。

方法：1.实验器材：小车、水平跑道、光电门、计时器、直尺、线尺、滑动器、质量砝码，电子秤。

2.实验步骤：a)将小车放在水平跑道上，调整小车和光电门的位置，使小车在光电门下能够顺利通过。

b)在光电门的一侧放置一个滑动器，以减小小车经过光电门时的误差。

c)在小车上放置一定质量的砝码，使小车的质量发生变化。

测量小车的质量，并记录下来。

d)测量小车在不同速度下通过光电门的时间，并计算速度。

e)在固定光电门位置的情况下，测量小车在不同速度下的位移，并记录下来。

f)计算小车的动能，并绘制动能与速度的关系图。

结果与讨论：本实验使用了三个不同质量的小车，其质量分别为50g、100g和150g。

通过测量小车在不同速度下通过光电门的时间，我们可以计算出小车的速度。

然后，我们在固定光电门的位置下，利用直尺测量小车在不同速度下的位移。

以下是实验结果的表格：质量(g) ，速度(m/s) ，位移(cm) ，动能(J)--------，-----------，---------，----------50，0.5，10，0.062550，1.0，20，0.125100，0.5，10，0.125100，1.0，20，0.25100，1.5，30，0.5625150，0.5，10，0.1875150，1.0，20，0.375根据上述结果，我们可以得出以下结论：1.小车的动能与速度的平方成正比，符合动能定理的预期。

2.小车的质量增加时，动能也相应增加，但增速逐渐减小。

4．某实验小组采用如图甲所示的装置探究功与速度变化的关系。小车在橡皮筋的 作用下弹出后，沿木板滑行，打点计时器工作频率为 50 Hz。
(1)为了消除小车运动过程中所受摩擦力的影响，调整时应将木板 ______(选填 “左”或“右”)端适当垫高以平衡摩擦力。 (2)实验中，某同学打出的一段纸带如图乙所示，相邻两计时点间距离依次为 AB ＝ 3.50 cm、 BC ＝3.80 cm、 CD ＝ DE ＝ EF ＝ FG ＝ GH ＝4.00 cm，则匀速运动的 速度 v＝______m/s。
带动纸带能做匀速直线运动。 (2)满足钩码质量远小于小车(滑块)的质量，以保证细绳的拉力更接近钩码的重力。
一、基础考法保住分 考查点(一) 实验原理与操作 1．(2019·江苏高考)某兴趣小组用如图甲所示的装置验证动能定理。
甲
(1)有两种工作频率均为 50 Hz 的打点计时器供实验选用：
A．电磁打点计时器
若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图(b)给出 的数据中求得的物理量为____________________________。
解析：打下 B 点的时刻为打下与 B 点相邻左、右两点的中间时刻，则打下 B 点时 小车的速度应为这两点间小车的平均速度，即 vB＝4.000－.042.56×10－2m/s＝0.36 m/s； 同理打下 P 点时小车的速度为 vP＝57.860－.0450.66×10－2 m/s＝1.80 m/s。在验证动能 定理时，如果选取 B 到 P 的过程，则由 mgxBP＝12(M＋m)v2P－12(M＋m)v2B可知，要 验证动能定理还需要求得 B、P 两点间的距离。 答案：0.36 1.80 B、P 之间的距离
乙
(4)测出小车的质量为 M，再测出纸带上起点到 A 点的距离为 L。小车动能的变化 量可用 ΔEk＝12Mv2A算出。砝码盘中砝码的质量为 m，重力加速度为 g。实验中， 小车的质量应________(选填“远大于”“远小于”或“接近”)砝码、砝码盘和沙 子的总质量，小车所受合力做的功可用 W＝mgL 算出。多次测量，若 W 与 ΔEk 均 基本相等，则验证了动能定理。

探究动能定理一、实验目的1.通过实验探究外力对物体做功与物体速度的关系．二、实验原理探究功与速度变化的关系，可用如实验原理图所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v ，最后通过数据分析得出速度变化与功的关系．三、实验器材橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等．四、实验步骤1．垫高木板的一端，平衡摩擦力．2．拉伸的橡皮筋对小车做功：(1)用一条橡皮筋拉小车——做功W .(2)用两条橡皮筋拉小车——做功2W .(3)用三条橡皮筋拉小车——做功3W .3．测出每次做功后小车获得的速度．4．分别用各次实验测得的v 和W 绘制W －v 或W －v 2、W －v 3……图象，直到明确得出W和v 的关系．五、数据处理1．求小车的速度：利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离x ，则v ＝x T(其中T为打点周期)．2．实验数据处理在坐标纸上画出W －v 和W －v 2图象(“W ”以一根橡皮筋做的功为单位)．根据图象得出W ∝v 2.六、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．利用打上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．平衡摩擦力的方法是轻推小车，由打在纸带上的点是否均匀判断小车是否匀速运动．2．测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的．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．4．小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．八、实验结论物体速度v 与外力做功W 间的关系W ∝v 2.九、练习巩固1.某实验小组用图所示的实验装置和器材做“探究动能定理”实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力，为探究小车的动能变化规律：（1）为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是____。