探究动能定理
六、探究动能定理
说在前:该实验方法多样，人教版用打点计时器和5~6条等长橡皮筋，教科版用砝码拉弹簧测力计(固定在小车上)用打点计时器作记录;在数据处理上也不同。本实验为考试说明中新增实验请老师们重视。
(一)目的
探究合外力做功和动能变化的关系
(二)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
(三)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实6-1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。
图实6-1
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
12W,Fx，其中n=2，3，4，5…… ,E,mv,0nnknn2
(四)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(如图实6-2)。
图实6-2
2(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，挂一个小盘，盘内放砝码。试放手后，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
，x，x，x，x，x。 几个点，记作1，2，3，4，5，6，测量各点到0的距离x123456
5(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(大笑等于测力计读数F)对小车做的功W及小车增加的动能ΔE，并填入下
表
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。 k
7(在坐标纸上画出ΔE——W图像。 k
(五)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
(六)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小目垫。 2(使用打点计时器时应先接通电源再释放小车。
(七)例题分析(略)
(八)习题
1((人教版)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((人教版)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
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
3((人教版)在探究动能定理的实验中，小车在橡皮筋的作用下弹出，如何才能保证第二次、第三次„„实验时橡皮筋对小车所做功是第一次实验的2倍、3倍„ 4((人教版)在探究动能定理的实验中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值,为什么,
5((09安徽卷)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
vvv、、、„„; 出小车的速度123
(3)作出草图; Wv,
(4)分析图像。如果图像是Wv,Wv,
23vv一条直线，表明W?;如果不是直线，可考虑是否存在?、?、?等vvWWW关系。
以下关于该实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。
6((09广东物理卷)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，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50.0cm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。
(1)实验主要步骤如下:
;把细线的一端固定在拉力传感器上另一端?测量________和拉力传感器的总质量M1
通过定滑轮与钩码相连;正确连接所需电路;
?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。
?在小车中增加砝码，或_______________，重复?的操作。
2 2 (2)表1是他们测得的一组数据，其中M是M与小车中砝码质量之和，|v,v| 是两211
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?E=__________，W=________.(结33
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。
表1 数据记录表
2 2 次数 M/kg |v,v| ?E/J F/N W/J 21
2 /(m/s)
1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.200
2 0.500 1.65 0.413 0.840 0.420
3 0.500 2.40 ?E 1.220 W 33
4 1.000 2.40 1.20 2.420 1.21
5 1.000 2.84 1.42 2.860 1.43
参考
答案
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:
1(D 2。C 3。第一，尽可能使用完全相同的橡皮筋;第二，每次实验中橡皮筋拉伸
的长度都保持一致。 ,E
4(不需要，只要第一次实验时橡皮筋做功
记为W，以后各次的功就是2W、3W„„
5(D
6.
(1)?小车、砝码 ?然后释放小车
?减少砝码
(2)0.600 0.610
(3)在方格纸上作出?E-W图线如图所示 W
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