幻灯片 1实验五 探究动能定理
●实验目的
1.探究外力对物体做功与物体速度变化的关系.
2.通过实验数据分析,总结出做功与物体速度平方的正比关系.
●实验原理
1.不是直接测量对小车做功,而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W…
2.由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出,也可以用其他方法测出.这样,进行若干次测量,就得到若干组功和速度的数据.
3.以橡皮筋对小车做的功为纵坐标,小车获得的速度为横坐标,作出W-v曲线,分析这条曲线,可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系.
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幻灯片 2●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(使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.
●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状态的.
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.
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幻灯片 3●实验步骤
1.按图5-5-1中所示将实验仪器安装好.
2.平衡摩擦力:在长木板的有打点计时器的一端下面垫一块木块,反复移动木板的位置,直至小车上不挂橡皮筋时,纸带打出的点间距均匀,即小车能匀速运动为止.
3.先用1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W,将这一组数据记入表格.
4.用2条橡皮筋做实验,实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同,这时橡皮筋对小车做的功为2 W,测出小车获得的速度v2,将数据记入表格.
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幻灯片 45.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.
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幻灯片 68.实验数据处理及分析
在坐标纸上画出W-v和W-v2图线(“W”以一条橡皮筋做的功为单位).
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幻灯片 79.实验结论:由图象可知外力对物体做功与物体速度变化的关系为W∝v2.
●误差分析
1.误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一,使橡皮筋的拉力做的功W与橡皮筋的条数不成正比.
2.没有完全平衡摩擦力(倾角小)或平衡摩擦力过度(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.
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幻灯片 8 (2013届徐州模拟)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5-5-4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、小木块、细沙.当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂一空的砂桶时,释放砂桶,滑块处于静止状态.
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幻灯片 9若你是小组中的一位成员,要完成该项实验.
(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砂桶的总重力大小基本相等,细沙和砂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为M.往砂桶中装入适量的细沙,用天平称出此时细沙和砂桶的总质量为m.让砂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和这两点的速度大小v1与v2(v1<v2).则本实验最终要验证的数学表达式为____________.(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量)
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幻灯片 12 (2012·江苏高考)为测定木块
与桌面之间的动摩擦因数,小亮
设计了如图5-5-5所示的装置
进行实验.实验中,当木块A位
于水平桌面上的O点时,重物B
刚好接触地面.将A拉到P点,
待B稳定后静止释放,A最终滑到Q点.分别测量OP、OQ的长度h和s.改变h,重复上述实验,分别记录几组实验数据.
(1)实验开始时,发现A释放后会撞到滑轮.请提出两个解决方法.
(2)请根据下表的实验数据作出s-h关系的图象.
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幻灯片 14(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图象可计算出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”).
【解析】 (1)A释放后撞到滑轮是因为B对A做的功过多或A克服摩擦力做功少,若要不撞滑轮则可减少B对A做的功或增大摩擦力做的功,方法有减小B的质量或减小h(B下落的高度);增大A的质量或增大O到滑轮的距离;亦可增加细线长度,任选两法即可.(2)见下图.
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幻灯片 16【答案】 (1)减小B的质量;增加细线的长度(或增大A的质量;降低B的起始高度) (2)见上图 (3)0.4 (4)偏大
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