福建省莆田市高中物理 7探究合外力做功與動能變化的關(guān)系動能定理實驗練習(xí)（無答案）新人教版必修2（通用）

探究動能定理實驗 一、實驗?zāi)康?探究合外力做功與物體動能變化的關(guān)系。二、實驗原理：小車在恒定拉力的作用下做勻加速直線運動，選取一個運動過程，只要測出該過程合外力對小車做的功W以及小車初末狀態(tài)的速度，就可以研究合外力做功與物體動能變化的關(guān)系。需要測量的物理量：恒定的拉力勾碼（砝碼和砝碼盤）通過細(xì)線拉小車速度打點計時器、紙帶、交流電源、刻度尺位移分析紙帶可以測出小車、勾碼的質(zhì)量天平在勾碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的情況下，可以認(rèn)為小車受到的拉力F認(rèn)為等于勾碼的重力mg三、實驗器材： 打點計時器、紙帶、小車、一端附有定滑輪的長木板、重物、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺、砝碼三、實驗步驟：(1)按如圖所示安裝好實驗儀器(2)平衡摩擦力：將安裝有打點計時器的長木板的一端適當(dāng)墊高，讓紙帶穿過打點計時器連在小車后端，不掛重物，輕推小車，直到小車在斜面上做勻速直線運動狀態(tài)為止(3) 把細(xì)繩系在小車上并繞過滑輪懸掛重物，先接通電源，再釋放小車，打完點后切斷電源，取下紙帶。(4)改變鉤碼的數(shù)量，更換紙帶重復(fù)(3)的操作四、數(shù)據(jù)處理：1.公式法：選定一過程：如BF通過計算，在誤差允許的范圍內(nèi)，研究W與Ek是否會相等若選取打下的第一個點為研究的初位置，則初動能為0，數(shù)據(jù)處理更方便五、注意事項：1平衡摩擦力時，不掛重物，輕推小車后，小車能做勻速直線運動2平衡摩擦力后，無論如何改變重物或小車和砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力但必須保證細(xì)繩與長木板平行3每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量的條件下打出只有如此，重物的重力才可視為小車受到的拉力4改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，并應(yīng)先接通電源，再放開小車，且應(yīng)在小車到達滑輪前按住小車?yán)?某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，則(1)你認(rèn)為還需要的實驗器材有_。(2)實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實驗條件是_，實驗時首先要做的步驟是_(3)在(2)的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量為M.往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量為m.讓沙桶帶動滑塊加速運動用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2(v1v2)則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式為_(用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量)例2(2020·高考天津卷)某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，將細(xì)繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運動，以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)系此外還準(zhǔn)備了打點計時器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等組裝的實驗裝置如圖所示 .(1)若要完成該實驗，必需的實驗器材還有哪些_(2)實驗開始時，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行他這樣做的目的是下列的哪個_(填字母代號)A避免小車在運動過程中發(fā)生抖動B可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰C可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運動D可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力(3)平衡摩擦力后，當(dāng)他用多個鉤碼牽引小車時，發(fā)現(xiàn)小車運動過快，致使打出的紙帶上點數(shù)較少，難以選到合適的點計算小車速度在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請你利用本實驗的器材提出一個解決辦法：_.(4)他將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功，經(jīng)多次實驗發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量大一些這一情況可能是下列哪些原因造成的_(填字母代號)A在接通電源的同時釋放了小車B小車釋放時離打點計時器太近C阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D鉤碼做勻加速運動，鉤碼重力大于細(xì)繩拉力(5)圖是實驗中獲得的一條紙帶的一部分，選取O、A、B、C計數(shù)點，已知打點計時器使用的交流電頻率為50 Hz，則打B點時小車的瞬時速度大小為_m/s(保留三位有效數(shù)字)