实验二十 功和能实验目的探究物体在恒力的作用下,所受合力所做的功与物体动能变化的关系
实验原理由动能定理:合力所做的功等于物体动能变化量,即 W=Ek2-Ek1
用小钩码拉动小车在轨道上滑动
如果小钩码的质量远小于小车的质量,可认为小车是在恒力的作用下运行
测出小车分别通过两光电门的时间和运行距离,通过计算得出力对小车做的功和动能变化
实验器材朗威 DISLab、计算机、DISLab 力学轨道和配套小车等附件、天平、小钩码、小沙桶
实验装置图见图 20-1
实验过程与数据分析1.在小车上安装“I”型挡光片(本次实验所用挡光片的两前沿距离为 0
020m),用天平称出小车的总质量 M=0
225(kg)及小钩码的质量 m1(kg);2.将两只光电门传感器接入数据采集器的第一、二通道,分别用“I”型支架固定在轨道的一侧;3.调整力学轨道水平,将小钩码悬挂在轨道末端下方,并通过牵引绳与小车连接,对小车图 20-1 实验装置图1施加拉力;4.点击“光电门设置”,挡光片类型选择“I 型”;5.利用轨道上的标尺确定两光电门之间的距离 s(本次实验为 0
30m);6.打开“计算表格”窗口,点击“开始”,令小车从轨道的一端向下运动,使挡光片依次通过两光电门,则挡光片通过两只光电门传感器的挡光时间 t1、t2会记录在表格中;7.在计算表格中,增加变量“M”、“m1”、“s”,并输入相应数值,添加公式“F”;8.在计算表格中分别以“自由表达式”的方法输入计算“动能变化”、“功”的公式:E=0
225*((0
002/t2)^2-(0
002/t1)^2)/2、W=F*0
30,不改变钩码的质量,重复实验,得出图20-2 所示的计算结果;9.输入计算“动能变化”和“功”二者的相对误差公式:n=(W-E)/(W+E)/2 ,可见结果在误差允许的范围内二者相等;10.增加小钩码的质量,重复实验,得