第 1 课时 实验：探究恒力做功与动能改变的关系一、实验目的1．通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系。2．体会探究过程和所用的方法。二、实验原理1．在钩码的拉动下，小车的速度发生了变化，也就是小车的动能发生了变化。2．钩码对小车的拉力对小车做了功，只要能求出小车动能的变化量、小车运动的位移以及钩码对小车的拉力(近似等于钩码的重力)，就可以研究 W＝Fs 与 ΔEk之间的关系。三、实验器材长木板(一端附有滑轮)、打点计时器、钩码若干、小车、纸带、复写纸片、刻度尺、细线。四、实验步骤1．按图 211 所示安装实验器材，调整滑轮的高度，使细线与长木板平行。图 2112．将打点计时器固定在长木板上，把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器。改变木板倾角，使小车重力沿斜木板方向的分力平衡小车及纸带受到的摩擦力，使小车做匀速直线运动。3．用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的钩码相连。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的点。4．更换纸带，重复实验。选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析。五、数据处理1．求动能变化量 ΔEk：小车在细线的拉力作用下做匀加速直线运动，选取纸带上恰当的两点 A、B 为初状态和末状态，依据匀变速直线运动特点 v＝计算出 A、B 两点的瞬时速度vA、vB，求出物体动能的改变量 ΔEk＝mvB2－mvA2。2．求解合外力做的功：此过程细线的拉力对小车做功，由于钩码质量很小，可认为小车所受拉力 F 的大小等于钩码所受重力的大小(忽略钩码加速需要的合外力)。用刻度尺量出 A、B 之间的距离 s，由此可知拉力所做的功 W＝mgs。3．交流论证：通过表格中的数据比较 W＝Fs 与 mvB2－mvA2的值，可发现结果在误差允许范围内二者相等，即 W＝mvB2－mvA2，说明外力对物体所做的功等于物体动能的改变量。六、误差分析及注意事项1．由于本实验要求物体由静止开始运动，所以应正确选取 O 点位置，选取第一个点清晰的纸带，其他点的位置尽量离 O 点远些。2．本实验的误差主要来源于拉力略小于钩码的重力、不能完全平衡摩擦力、起始点 O的速度不为零和测量误差等方面。3．实验中不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力对小车做负功，我们研究拉力做功与物体动能变化的关系，应该设法消除摩擦力的影响，可采取将木板一端垫高的方法来实现。将木板一端垫高，使重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡，就能消除摩擦力的影响。4...
