高中物理 第四章 機械能和能源 第3節(jié) 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系實驗報告素材 粵教版必修2（通用）

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1、第3節(jié) 探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系 【實驗?zāi)康摹? 1．通過實驗探究恒力對物體做功與物體動能速度的關(guān)系． 2．通過實驗數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的正比關(guān)系． 【實驗原理】 利用功的公式求恒力做功，利用勻變速直線運動規(guī)律測速度進而測動能 【實驗器材】 長木板、細線、小車、定滑輪、鉤碼、紙帶、打點計時器、鉛筆、刻度尺、學(xué)生電源、天平 【實驗步驟】 一、儀器安裝 1．按下圖所示，用細線將木板上的小車通過一個定滑輪與懸吊的砝碼相連。改變木板的傾角，以小車重力的一個分離平衡小車及紙帶受到的摩擦力，使小車做勻速運動。 2．在細繩另一端掛上砝碼，使小車的質(zhì)量遠大于砝碼

2、的質(zhì)量，小車在西線的拉力作用下做勻加速運動。由于砝碼質(zhì)量很小，可以認為小車所受拉力F的大小等于砝碼所受的重力大小。 3．把紙帶的一端固定在小車的后面，另一端穿過打點計時器。接通電源，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點。 4．重復(fù)以上實驗。選擇一條點跡清晰的紙帶進行數(shù)據(jù)分析，由紙帶可以找到位移和時間的信息，由砝碼可以知道小車所受的恒力。（小車的質(zhì)量已知） 三、數(shù)據(jù)處理及結(jié)論 5．測量小車的速度：實驗獲得如圖5－4－1所示的紙帶， A1、A2間的距離s，小車速度的表達式是(用測量的物理量表示) (T為打點計時器的時間間隔)． 6．實驗數(shù)據(jù)記

3、錄 鉤碼質(zhì)量 Kg 力對車做功 位移s/m 時間t/s 速度v (m·s－1) 速度平方v2 (m2·s－2) 1 2 3 4 5 6 7．作圖 在坐標紙上畫出W－v和W－v2圖線 8.實驗結(jié)論： 三、誤差分析 實驗二 驗證機械能守恒定律 【實驗?zāi)康摹? 借助自由落體運動驗證機械能守恒定律 【實驗原理】 1．在只有重力做功的自由落體運動中，物體的重

4、力勢能和動能互相轉(zhuǎn)化，但總的機械能保持不變．若物體某時刻瞬時速度為v，下落高度為h，則重力勢能的減少量為mgh，動能的增加量為mv2，看它們在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等，若相等則驗證了機械能守恒定律． 2．計算打第n個點時速度的方法：測出第n個點與相鄰前后點間的距離sn和sn＋1，由公式 或 算出，如圖5－5－1所示 【實驗器材】 鐵架臺(含鐵夾)，打點計時器，學(xué)生電源，紙帶，復(fù)寫紙，導(dǎo)線，毫米刻度尺，重物(帶紙帶夾)． 【實驗步驟】 一、儀器安裝 1. 按下圖將檢查、調(diào)整好的打點計時器豎直固定在鐵架臺上，接好電路． 二、打紙帶和選紙帶 2．打紙帶：將紙帶的一

5、端用夾子固定在重物上，另一端穿過打點計時器的限位孔用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點計時器的地方．先接通電源，后松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落。 更換紙帶重復(fù)做3～5次實驗． 3．選紙帶：分兩種情況說明 (1) 應(yīng)選點跡清晰，且1、2兩點間距離小于或接近2 mm的紙帶．若1、2兩點間的距離大于2 mm，這是由于先釋放紙帶，后接通電源造成的．這樣，第1 點就不是運動的起始點了，這樣的紙帶不能選． (2) 用 驗證時，由于重力勢能的相對性，處理紙帶時， 選擇適當?shù)狞c為基準點，這樣紙帶上打出的第1、2兩點間的距離是否為2 mm就無關(guān)緊要了，所以只要后面的點跡清晰就可選用． 三、數(shù)據(jù)處理及驗

6、證 4．數(shù)據(jù)處理：在起始點標上0，在以后各點依次標上1、2、3…用刻度尺測出對應(yīng)下落高度h1、h2、h3…利用公式 計算出點1、點2、點3……的瞬時速度v1、v2、v3…… 將實驗數(shù)據(jù)填入下表： Δh (m) VA (m/s) VB (m/s) 勢能減少量 mgΔh (J) 動能增加量 ΔEk (J) 1 2 3 4 5．驗證 方法一: 任取兩點計算．若在實驗誤差允許的條件下 ，則機械能守恒定律是正確的． 方法二：圖象法．從紙帶上選取多個點，測量從第一點到其余各點的下落高度h，并計算各點速度的平方v2，然后以 v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)給出 v2—h圖線．若在誤差允許的范圍內(nèi)圖象是一條過原點且斜率為g的直線，則驗證了機械能守恒． 四、誤差分析 分析的原因