探究功与速度变化的关系(动能定理)

一、实验:探究功与速度变化的关系
1.实验目的:

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(1)探究功与物体速度变化的关系.
(2)感悟实验方案的设计和实验数据的处理方法.


2.实验的方法:如图所示,依次用1根、2根、3根…同样的橡皮筋与物体相连接,并且每次将橡皮筋拉伸相同的长度,这样操作,无须计算就可知道橡皮筋对物体所做的功依次为W、2W、3W

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而每次橡皮筋对物体做功后的速度,可用打点计时器测出.


3.实验器材:本实验需要的器材有:打点计时器(含纸带、学生电源、复写纸、连接导线)、同种橡皮条(10根)、小车、长木板、钉子、刻度尺.


4.实验步骤:
(1)按图连接好器材.橡皮筋的一端套在小车上,另一端套在钉子上,第一次用两根橡皮筋.将长木板倾斜一个角度,使重力沿斜面向下的分力平衡小车受到的摩擦力.
(2)将小车拉到靠近打点计时器的位置(在橡皮筋弹性限度内),并标记下此位置;接通电源后松手.
(3)换上纸带,并在纸带上做好标记,每次加接两根橡皮筋,然后将小车拉到同一位置,接通电源后松手.依次再做四次.

(4)根据纸带求橡皮筋对小车做功后的速度.在每条纸带上找出点间间距相等的那部分,它记录的是小车做匀速运动的情况,如图所示的计数点BEC部分.用刻度尺量出计数点BC之间的距离d,设相邻两计数点间的时间间隔为T,那么,橡皮筋对小车做功后的速度:vi=d/2T.

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5)分析测量数据得出实验结论.根据实验所得数据Wi与vi,猜想Wi与vi的关系,先看它们是否满足最简单的正比关系,即:Wi∝vi.接着再猜想Wi∝vi2大致成立后,再作Wivi2图进行验证.


5.实验结论:Wivi2


6.实验中应注意事项
(1)平衡摩擦力:实验中的小车不可避免地要受到摩擦力的作用,为了保证橡皮筋对物体的功就是合外力的功,必须设法排除摩擦力的影响.可采用将木板一端垫高的方法来实现.将木板一端垫高,让自由小车(不系橡皮筋时)能在木板上匀速运动,使重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡,就消除了摩擦力的影响.
(2)每次实验所用的每条橡皮筋,其长度、材料和粗细都应是相同的,并且橡皮筋拉伸的长度都保持一致.
(3)打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均匀,应选点间间距相等的一段纸带来计算小车的速度,因这一小段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形.