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，得到图 20-3 所示的 5 组数据，可见实验结果在误差允许的范围仍是相等的。本实验亦可使用气垫导轨。实验器材朗威 DISLab、计算机、气垫导轨、天平、小钩码、配重片等。实验装置图见图 20-4。图 20-2 功和能实验数据图 20-3 功和能实验数据（改变拉力）2实验过程与数据分析1．在滑块上安装“U”型挡光片（本次实验所用挡光片的两前沿距离为 0.030m），用天平称出滑块的总质量 m（kg）及小钩码与配重片的总质量 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，将其固定在气垫导轨或铁架台上；3．调整气垫导轨水平，将小钩码与配重片悬挂在导轨末端下方，...
