实验：研究合外力做功和动能变化的关系一、实验目的1．通过实验探究合外力对物体做的功与物体动能变化的关系。2．学习利用图像法研究合外力做功与物体动能变化的关系。二、实验原理如图 1 所示由重物通过滑轮牵引小车，小车运动过程中拖动纸带，打点计时器在纸带上打点记录小车的运动情况。利用纸带及拉力 F 与小车质量 m 的数据，量出起始点至各计数点的距离，计算小车在打下各计数点时的瞬时速度，进而计算出小车运动到打下各计数点过程中合外力对它做的功 W 以及所增加的动能 ΔEk，研究二者的关系。图 1三、实验器材长木板(一端附有滑轮)、小车、小盘、砝码若干、打点计时器、纸带、复写纸、刻度尺、细线。四、实验步骤1．如图 1 所示，把纸带的一端固定在小车后面，另一端穿过打点计时器，改变木板的倾角，让小车重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力，使小车能做匀速运动。2．把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘，在小盘里放入适量砝码，使小车的质量远大于砝码和小盘的总质量，小车在细线的拉力作用下做匀加速运动，由于砝码和小盘质量很小，可认为小车所受拉力 F 的大小等于砝码和小盘所受重力的大小。3．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，由砝码和小盘的质量可以知道小车所受的恒力。(小车质量已知)5．由实验数据得出结论。五、数据处理1．小车速度及外力做功的确定通过实验获得打点的纸带，利用“匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度”这一结论计算纸带上选定的点的速度，测出小车在某段时间内的位移，然后乘以重物的重力，即得外力在该段时间内对小车做的功。2．实验的数据处理(1)计算各数据中 v2、mv2和相应的合外力做功 W 的数值并填入下表。编号数据物理量 123456速度 v2/(m2·s－2)动能 mv2/J合外力做功 W/J(2)比较各次实验中合外力做的功和物体动能变化的数值，从而得到合外力对物体做的功和物体动能变化之间的关系。六、误差分析1．没有满足砝码盘及砝码的质量远小于小车质量带来系统误差。2．未能恰好平衡摩擦力带来系统误差。3．测量长度时带来偶然误差。七、注意事项1．平衡摩擦力时，不挂重物，轻推小车后，小车能做匀速直线运动。2．计算牵引力做功时，可以不必算出具体数值，只用位移的数值与符号 G 的乘积表示即可。...
