题目内容

探究“动能定理”
某实验小组采用如图所示的装置探究“动能定理”，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器工作频率为50Hz．

（1）实验的部分步骤如下：
①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；
②将小车停在打点计时器附近，
接通电源
接通电源
，
释放小车
释放小车
，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，
断开开关
断开开关
；
③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作．
（2）图1是钩码质量为0.03kg，砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到O的距离S及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结果填在表1中的相应位置．
（3）在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，
钩砝的重力
钩砝的重力
做正功，
小车受摩擦阻力
小车受摩擦阻力
做负功．
（4）实验小组根据实验数据绘出了图2中的图线（其中△v2=v2-v02），根据图线可获得的结论是
小车初末速度的平方差与位移成正比
小车初末速度的平方差与位移成正比
．要验证“动能定理”，还需要测量的物理量是摩擦力和
小车的质量
小车的质量
．
表1纸带的测量结果
测量点 S/cm v/（m?s-1）
0 0.00 0.35
A 1.51 0.40
B 3.20 0.45
C
5.08
5.08
0.49
0.49
D 7.15 0.54
E 9.41 0.60
分析：小车在钩码的作用下拖动纸带在粗糙水平面上做加速运动，通过对纸带计数点处理可算出各点的速度大小及发生的位移．同时测量小车的质量与小车在粗糙水平面的摩擦力，从而可求出合力做的功与小车的动能变化关系．
解答：解：（1）只有先接通电源后释放小车，否则纸带上的第一个初速度不为零．当实验结束后，及时断开开关
（2）从尺上读数，C：6.08cm，减去O点读数1.00 cm，得C点的S值5.08cm
而C点的瞬时速度等于BD这段的平均速度
则C点速度v=
(7.15-3.20)×10-2
4×2×10-2
=0.49m/s
（3）钩砝的重力做正功，小车受摩擦阻力做负功
小车初末速度的平方差与位移成正比，即v2-v02=ks
要验证“动能定理”，即
1
2
Mv2-
1
2
M
v
2
0
=(mg?-f)s还需要测量的物理量是摩擦力f和小车的质量M．
故答案为：（1）②接通电源、释放小车，断开开关；
          （2）5.08，0.49；   
          （3）钩砝的重力，小车受摩擦阻力；
          （4）小车初末速度的平方差与位移成正比，小车的质量．
点评：通过实验来探究物体的动能定理，一是培养学生的动手能力，二是更能让学生理解动能定理的内涵．
练习册系列答案
相关题目

某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”．如实图5-3所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B点时的速度大小，小车中可以放置砝码．

 (1)实验主要步骤如下：

①测量________和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路．

②将小车停在C点，________，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B点时的速度．

③在小车中增加砝码或________，重复②的操作．

(2)下列表格是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，|v－v|是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量ΔE，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功．表格中的ΔE3＝________，W3＝________.(结果保留三位有效数字)

数据记录表

次数

M/kg

ΔE/J

F/N

W/J

1

0.500

0.76

0.190

0.400

0.200

2

0.500

1.65

0.413

0.840

0.420

3

0.500

2.40

ΔE3

1.220

W3

4

1.000

2.40

1.200

2.420

1.210

5

1.000

2.84

1.420

2.860

1.430

(3)根据表格，请在图中的方格纸上作出ΔEW图线．

实图5-3

 

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网