1、第五章一、实验目的(1)探究外力对物体做功与物体速度的关系。(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)不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W。(2)由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出。这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据。(3)以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，作出Wv曲线，分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系。三、实验器材小车(前面带小钩)、100 g200 g砝码、长木板，两侧适当的对称位置钉两个铁钉、打点计时器
2、及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器不用学生电源)、56条等长的橡皮筋、刻度尺。四、实验步骤(1)按如图实51所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力。图实51(2)先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋对小车做的功为W1，将这一组数据记入表格。(3)用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这样橡皮筋对小车做的功为W2，测出小车获得的速度v2，将数据记入表格。(4)用3条、4条橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格。(2)实验数据记录橡皮筋条数位移x/m时间t/s速度v(ms1)速度平方v2(m2s2)(3)实验数据处理及分析观察
3、法：当橡皮筋的条数成倍增加，即合外力做的功成倍增加时，观察小车的速度或速度的平方如何变化，有何变化规律。图像法：在坐标纸上(图实53)画出Wv或Wv2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)。图实53(4)实验结论：从图像可知做功与物体速度变化的关系为Wv2。六、注意事项(1)平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车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匀速运动，找到木板一个合适的倾角。(2)测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动状态的。(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
4、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。七、误差分析(1)误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功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。(3)利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。例1 某探究学习小组的同学欲验证动能定理，他们在实验室组装了一套如图实54所示的装置，另图实54外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙。当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态。若你是小组中的一位成员，要完成该项实验。(1)你认为还需要的实验器材有_。(2)
5、实验时为了保证滑块受到的合力与沙桶的总重力大小基本相等，细沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是_，实验时首先要做的步骤是_。(3)在(2)的基础上，某同学用天平称量滑块的质量为M。往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量为m。让沙桶带动滑块加速运动。用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1v2)。则本实验最终要验证的数学表达式为_。(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量)例2 某同学用如图实55所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系。图中A为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，
6、它们均置于水平的一端带有定滑轮的足够长的木板上，C为弹簧测力计，不计绳与滑轮的摩擦。实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点。图实55(1)该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为O点，顺次选取5个点，分别测量这5个点到O之间的距离，并计算出它们与O点之间的速度平方差v2(v2vt2v02)，填入下表：点迹s/cmv2/m2s2O/11.600.0423.600.0936.000.1547.000.1859.200.23请以v2为纵坐标，以s为横坐标，在图实56的方格纸中作出v2s图像。若测出小车质量为0.2 kg，结合图像可求得小车所受合外力的大小为_N。图实56(2)若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数，明显超出实验误差的正常范围，你认为主要原因是_，实验操作中改进的措施是_。解析(1)根据表中数据在v2s坐标系中描点，然后用直线连接各点，如图所示。(2)当小车受到向左的阻力f 时，小车的合外力F合FCf FC，如果使导轨倾斜一定角度平衡了小车的摩擦阻力，小车的合外力就等于测力计的读数FC了。答案(1)图像见解析 0.25(2)小车滑行时所受摩擦阻力较大 使木板倾斜一定的角度以平衡摩擦力
