1、實驗05探究動能定理(對應學生用書P99)一、實驗目的1探究外力對物體做功與物體速度的關系2會用圖象法處理實驗數(shù)據，通過對實驗數(shù)據分析，總結出做功與物體速度平方的關系二、實驗原理一根橡皮筋作用在小車上移動距離s做功為W兩根橡皮筋作用在小車上移動距離s做功應為2W三根橡皮筋作用在小車上移動距離s做功應為3W利用打點計時器求出小車離開橡皮筋的速度列表作圖，即可求出vW關系三、實驗器材橡皮筋、小車、木板、打點計時器、紙帶、鐵釘?shù)人?、實驗步驟1按原理圖將儀器安裝好2平衡摩擦力3用一條橡皮筋拉小車做功W4用兩條橡皮筋拉小車做功2W5用三條橡皮筋拉小車做功3W“探究功與速度變化的關系”的實驗裝置如圖所示，

2、當小車在一條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W；當用2條、3條、4條完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第4次實驗時，橡皮筋對小車做的功記為2W、3W、4W每次實驗中小車獲得的最大速度可由打點計時器所打出的紙帶測出(1)關于該實驗，下列說法正確的是_.A打點計時器可以用干電池供電B實驗儀器安裝時，可以不平衡摩擦力C每次實驗小車必須從同一位置由靜止彈出D利用每次測出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出Wvm、Wv、Wv，W2vm、W3vm的圖象，得出合力做功與物體速度變化的關系(2)如圖所示，給出了某次實驗打出的紙帶，從中截取了測量小車最大速度所用的一段紙帶，測得A、B

3、、C、D、E相鄰兩點間的距離分別為AB1.48 cm，BC1.60 cm，CD1.62 cm，DE1.62 cm；已知相鄰兩點打點時間間隔為0.02 s，則小車獲得的最大速度vm_m/s.(結果保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)打點計時器必須用交流電，A項錯誤；實驗儀器安裝時，必須平衡摩擦力，B項錯誤；每次實驗小車必須從同一位置由靜止彈出，C項正確；根據所得數(shù)據分別作出橡皮筋所做的功W與小車獲得的最大速度或小車獲得的最大速度的平方、立方等圖象，找出合力做的功與物體速度變化的關系，D項正確(2)小車獲得的最大速度vm m/s0.81 m/s.答案：(1)CD(2)0.81(對應學生用書P99)一、數(shù)

4、據處理1計算出第三次小車獲得的速度2分別用各次實驗的v和W繪出vW，v2W，v3W，vW關系圖二、誤差分析1誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細不一，使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比2沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大也會造成誤差3利用打上點的紙帶計算小車的速度時，測量不準帶來誤差三、注意事項1平衡摩擦力：將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡方法是輕推小車，由打點計時器打在紙帶上的點均勻程度判斷小車是否勻速運動，打到木板一個合適的傾角2選點測速：測小車速度時，紙帶上的點應選均勻部分的，也就是選小車做勻速運動狀態(tài)的3規(guī)格相同：橡皮筋規(guī)格相同時，力對小車做的功以一

5、條橡皮筋做的功為單位即可，不必計算出具體數(shù)值某同學為探究“合力做功與物體動能改變的關系”設計了如下實驗，他的操作步驟如下：圖1(1)按如圖1所示安裝好實驗裝置，其中小車質量M0.20 kg ，鉤碼總質量m0.05 kg.(2)釋放小車，然后接通打點計時器的電源(電源頻率f50 Hz)，打出一條紙帶(3)他在多次重復實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條，如圖2所示把打下的第一個點記作0，然后依次取若干個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有4個點未畫出，用厘米刻度尺測得各計數(shù)點到0點的距離分別為d10.041 m，d20.055 m，d30.167 m，d40.256 m，d50.360 m，d60.480

6、m，他把鉤碼的重力(當?shù)刂亓铀俣萭10 m/s2)作為小車所受合力，算出打下0點到打下第5點合力做功W_J(結果保留三位有效數(shù)字，重力加速度g取10 m/s2)，打第5點時小車的動能Ek_(用相關數(shù)據前字母列式)，把打下第5點時小車的動能作為小車動能的改變量，算得Ek0.125 J.圖2(4)此次實驗探究的結果，他沒能得到“合力對物體做的功等于物體動能的增量”，且誤差很大通過反思，他認為產生誤差的原因如下，其中正確的是_.A鉤碼質量太大，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多B沒有平衡摩擦力，使得合力對物體做功的測量值比真實值偏大太多C釋放小車和接通電源的順序有誤，使得動能增量的測量值比

7、真實值偏小D沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產生此誤差的重要原因解析：若用鉤碼的重力作為小車所受的合力，則F合mg0.5 N，從0點到打第5點時水平位移xd50.360 m，所以WF合x0.50.360 J0.180 J打第5點時小車動能EkMv，v5，式中t為5個時間間隔，即t，故Ek(d6d4)2.從該同學的實驗操作情況來看，造成很大誤差的主要原因是把鉤碼的重力當成了小車的合力和實驗前沒有平衡摩擦力故選項A、B正確C、D兩個選項中提到的問題不能對實驗結果造成重大影響，故不選C、D答案：(3)0.180(d6d4)2(4)AB(對應學生用書P100)一、裝置時代化二、求解智能化(1)

8、摩擦阻力問題：靠小車重力的下滑分力平衡摩擦力自由下落阻力減少氣墊導軌減少摩擦力(2)速度的測量方法：勻速運動速度測量紙帶上各點速度光電門v速度傳感器直接顯示速度大小三、實驗多樣化可探究動能定理，可驗證單物體(系統(tǒng))機械能守恒(2016全國新課標卷)某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝置如圖(a)所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能 圖(a)(1)試驗中涉及下列操作步驟：把紙帶向左拉直松手釋放物塊接通打點計時器電源向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作順序是_(填入代表步驟的序號)(2)圖(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結果打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz.由M紙帶所給的數(shù)據，可求出在該紙帶對應的試驗中物塊脫離彈簧時的速度為_m/s.比較兩紙帶可知，_(填“M”或“L