高中物理实验知识点专题讲解6---探究动能定理 含答案

高中物理实验知识点专题讲解

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探究动能定理

探究动能定理

探究动能定理最简单的实验方法就是“自由落体法”(装置与验证机械能守恒定律相同)，而这里将介绍另外一种常见的探究动能定理方法－－橡皮筋木板法．

【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

操作中注意的事项：

(1)平衡摩擦力：

将木板放有打点计时器的一端垫高，小车不连橡皮筋，尾部固定一纸带，轻推小车使小车沿木板向下运动，如果纸带上打出的点间距是均匀的，说明纸带的运动是匀速直线运动，小车重力沿斜面方向的分力刚好平衡了小车所受的摩擦力．

(2)如何选择纸带上的点距来确定速度：

对纸带上的点进行分析，比较点间距，看若干个相邻两点间的距离是否基本相同，选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车匀速运动阶段的点，用这些点计算小车的速度．

用图象法处理实验数据用图象法处理实验数据：：

①根据实验测得的数据，分别作出W －v 曲线、W －v 2曲线、W －v 3曲线……，如果哪一幅图象更接近于过原点的倾斜直线，功与速度之间就是哪一种正比关系． ②图象法是解决物理问题的常见方法，因为它具有简便直观的特点．

③图象中的曲线形状是根据实验数据，在坐标系中描出各组数据所对应的点，然后用平滑的曲线将各点连起来．

④关于图象中的曲线，一般要弄清楚图线的斜率，图线的截距，图线与坐标轴围成的面积，所表示的物理意义．

【基础练习基础练习】】

1、（2009年安徽卷）【题号：3200002244】21．Ⅲ．探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下：

（1）设法让橡皮筋对小车做的功分别为W 、2W 、3W 、……；

（2）分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度1v 、2v 、3v 、……；

（3）作出W v −草图；

（4）分析W v −图像。如果W v −图像是一条直线，表明W ∝v ；如果不是直线，可考

虑是否存在2W v ∝、3W v ∝、W ∝以下关于该试验的说法中有一项不正确．．．

，它是___________。 A ．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W 、2W 、3W 、……。所采用的方法是选用

同样的橡皮筋，并

在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用1条橡皮筋进行是实验时，橡皮筋

对小车做的功为W ，

用2条、3条、……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时，橡皮筋对小

车做的功分别是2W 、

3W 、……。

B ．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜。

C ．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带。纸带上打出的点，两端密、中间疏。

出现这种情况的原因，

可能是没有使木板倾斜或倾角太小。

D ．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。

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12，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：

①测量__________和拉力传感器的总质量M 1；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；

②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。

③在小车中增加砝码，或___________，重复②的操作。

（2）表1是他们测得的一组数据，其中M 是M 1与小车中砝码质量之和，2221v v −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 间所作的功。表格中的ΔE 3＝_________，W 3＝________。（结果保留三位有效数字）

（3）根据表1，请在图13中的方格纸上作出E W ∆−图线。

基础练习答案基础练习答案

1.【答案】D 。

2.【答案】（1）小车；接通电源后释放小车；减少钩码的个数

（2）0.619；0.610 （3）图

【解析】（1）略；（2）由各组数据可见规律222112

E m v v ∆=

−，可得△E 3=0.600；观察F-W 数据规律可得数值上W=F/2=0.610;

（3）在方格纸上作出△E-W 图线如图所示

【实战提升实战提升】】

1．在用下图所示装置做“探究动能定理”的实验时，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