第六部分 探究动能定理
一、 实验目的
1．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平方的正比关系。 二、实验原理
1．一根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功为W。 2．两根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为2W。 3．三根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为3W。
4．利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度，列表、作图，即可求出v－W关系。
三、实验器材
橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等。 四、实验步骤
1．用一条橡皮筋拉小车——做功W。 2．用两条橡皮筋拉小车——做功2W。 3．用三条橡皮筋拉小车——做功3W。 4．测出每次小车获得的速度。
5．分别用各次实验测得的v和W绘出W－v、W－v2，W－v3、W－v关系图。 五、数据处理
先对数据进行估计，或者作出W－v草图，大致判断两个量可能是什么关系。若为W?v2，则可以对
每一个速度值算出它的二次方，然后以W为纵轴，v2为横轴作图，如果作出的图象为一条直线，在说明
W?v2成立。
六、误差分析
1．误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不同，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或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差。 3．利用纸带上的点计算小车的速度时，测量不准确带来的误差。 七、注意事项
1．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，找到长木板的一个合适的倾角。
2．测小车速度时，应选纸带上的点均匀的部分，也就是选小车做匀速运动的部分。
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。
【典例】如图甲所示，是某同学验证动能定理的实验装置。其步骤如下：
a．易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在小车上，小车连接纸带。合理调整木板倾角，让小车沿木板匀速下滑。
b．取下轻绳和易拉罐，测出易拉罐和细沙的质量m及小车质量M。
c．取下细绳和易拉罐后，换一条纸带，让小车由静止释放，打出的纸带如图乙（中间部分未画出），O为打下的第一点。已知打点计时器的打点频率为f，重力加速度为g。
（1）步骤c中小车所受的合外力为 。
（2）为验证从O→C过程中小车合外力做功与小车动能变化的关系，测出BD间的距离为x0，OC间距离为x1，则C点的速度为 。需要验证的关系式为 （用所测物理量的符号表示）。
22x0fMx0f mgx1= 【答案】（1）mg （2）28【解析】（1）因小车沿木板匀速下滑，故小车受力平衡，当去掉轻绳和易拉罐后，小车所受的合力等于易拉罐和细沙的总重力mg；（2）在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，所以C点对应的瞬时速度vC?xBDx0f；根据实验原理需验证减小的重力势能等于小车增加的动能，?2T222Mx0f12即验证mgx1?MvC?。
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1．某实验小组利用图示装置进行“探究动能定理”的实验，实验步骤如下：
高考物理学霸复习讲义力学实验-第六部分 探究动能定理
