动能定理实验课程.doc
济北中学高一物理学案
探究恒力做功与动能改变的关系
编制:王永军 审核:潘涛 日期
教师寄语:今天尽你的最大努力去做好,明天你也许就能做得更好:
实验目的:探究恒力做功与动能改变的关系
实验原理:
探究恒力做功与物体动能改变的关系,可以通过改变力对物体做的功,测出力对物体做不同的功时物体动能的变化,从而得到探究恒力做功与物体动能改变的关系: 实验器材:一端附有定滑轮的长木板,小车,钩码若干,打点计时器,交流电源,纸带,复写纸,刻度尺,细线,天平
实验步骤:
1.如图,用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与
悬吊的钩码相连:改变木板的倾角,以小车重力的
一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力,使小车做
匀速运动:
2.在细线的另一端挂上钩码,使小车的质量远大于钩码的质量,小车在细线拉力作用下做匀加速运动:由于钩码质量很小,可认为小车所受拉力等于钩码所受的重力大小: 3.把纸带的一端固定在小车的后面,另一端穿过打点计时器:接通电源,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点:
4.重复以上实验:选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析,由纸带可以找到位移和时间的信息,由钩码可以知道小车所受的恒力:
数据处理
11221,计算W=mgS,(V,V用平均速度计算),相等即可: ,E,Mv,MvABABBAk22
2,结论:恒力所做的功跟动能变化量之间的关系是恒力所做的功等于物体动能的变化: 注意事项:
1,砝码和砝码盘的总质量要远小于小车的质量:
2,平衡摩擦力时,应连着纸带且穿过计时器:
3,小车所受的阻力f应包括小车受的摩擦力和打点记时器对小车后所拖纸带的摩擦力: 4,小车应靠近打点记时器,并且要先接通电源后再放手:
【典型例题】
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,滑块,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,滑块由静止开始运动.若你是小组中的一位成员,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以及这两点对应的滑块速度的大小v与v(v< v).则本实验最终要验证的数学
表
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达式为 .(用1212
题中的字母表示实验中测量得到的物理量)
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:
?摆好实验装置如图所示.
?将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近,
并按住小车.
?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.
?打开电磁打点计时器的电源, 释放小车,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: ?第一个点到第N个点的距离为40.0 cm.
?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:某实验小组采用图所示的装置探究“动能定理”,图中小车中可放置砝码,实验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面,打点计时器工作频率为50 Hz. (1)实验的部分步骤如下:
?在小车中放入砝码,把纸带穿
过打点计时器,连在小车后端,用细
线连接小车和钩码;
?将小车停在打点计时器附近, , ,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一列点, ;
?改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复?的操作:
(2)图是钩码质量为0.03 kg,砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带,在纸带上选择起始点0及A,B,C,D和E五个计数点,可获得各计数点到0的距离s及对应时刻
小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表1中的相应位置.
222(3)实验小组根据实验数据绘出了图中的图线(其中Δv=v-v),根据图线可获得的结0
论是 .要验证“动能定理”,还需要测量的物理量是摩擦力和 .
表1纸带的测量结果
-1测量点 s/cm v/(m?s)
0 0.00 0.35
A 1.51 0.40
B 3.20 0.45
C
D 7.15 0.54
E 9.41 0.60
浙公网安备 33021202002483