实验五探究动能定理基础梳理实验目的1.通过实验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的平方的正比关系.实验原理探究功与物体速度变化的关系,可通过改变力对物体做功,测出力对物体做功不同时物体的速度,为简化实验可将物体初速度设置为零,可用如图所示的装置进行实验,通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加,再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v.实验器材小车(前面带小钩)、100g~200g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.知识整合实验过程一、实验步骤1.按原理图将实验仪器安装好.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板,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2W,测得小车获得的速度v2,将数据记入表格.5.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.二、数据处理1.测量小车的速度:实验获得如图所示的纸带,为探究橡皮筋弹力做的功和小车速度的关系,需要测量力做功结束时小车的速度,即小车做匀速运动的速度,应在纸带上测量的物理量是:A1、A2间的距离x,小车速度的表达式是v=xT(T为打点计时器打点的时间间隔).2.实验数据记录橡皮筋条数位移x/m时间t/s速度v/(m·s-1)速度平方v2/(m2·s-2)3.实验数据处理及分析在坐标上画出W-v和W-v2图线(“W”以一条橡皮筋做的功为单位).4.实验结论:由图象可知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,测量不准确带来误差.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,调到长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.实验改进本实验中物体运动速度可以使用速度传感器直接采集,比用打点计时器方便快捷且误差较小;小车受到的外力也可以用拉力传感器采集以便于直接计算出合外力做功的大小;另外可以把长木板换成气垫导轨,省略平衡摩擦力的操作步骤,达到简化实验过程的目的.考点一对实验原理的考查例1[2013·重庆卷]我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后,某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣.他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水,制作了如图所示的装置,准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系.要达到实验目的,需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的________和在橡皮条阻拦下前进的距离,还必须增加的一种实验器材是________.忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力,重力加速度已知,根据________定律(定理),可得到钢球被阻拦前的速率.解析测出钢球与橡皮条间的高度差,根据机械能守恒定律,mgh=12mv2,可以求出钢球被阻拦时的速率v=2gh.答案高度(距水平木板的高度)刻度尺机械能守恒(动能)考点二实验数据的处理例2[2013·福建卷]在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲):①下列说法哪一项是正确的________.(填选项前字母)A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上B.为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量C.实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放②图乙是实验中获得的一条纸带...