实验五 探究动能定理
一、实验目的
通过实验探究外力做功与物体速度变化的关系．
二、实验原理
探究功与速度变化的关系，可用如图所示的装置进行实验．通过增加橡皮筋的条数，使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测量每次实验中小车的末速度v，最后通过数据分析得出功与速度变化的关系．
三、实验器材
橡皮筋、小车(前面带小钩)、长木板、打点计时器、学生电源、纸带、刻度尺、铁钉等．
四、实验过程
1．垫高长木板的一端，平衡摩擦力．
2．拉伸的橡皮筋对小车做功
(1)用1条橡皮筋拉小车——做功W0；
(2)用2条橡皮筋拉小车——做功2W0；
(3)用3条橡皮筋拉小车——做功3W0.
3．测出每次做功后小车获得的速度v.
4．利用各次实验测得的v和W数据绘制W－v、W－v2、W－v3…图象，直到明确得出W和v的关系．
五、实验结论
在误差允许的范围内，外力做的功与物体速度的平方成正比，即W∝v2.
六、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．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差．
七、注意事项
1．平衡摩擦力时，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡．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，从而找到木板一个合适的倾角．
2．测小车的速度时，应选纸带上的点均匀分布的部分．
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．小车的质量应大一些，使纸带上打的点多一些．
实验原理和实验操作[学生用书P102]
【典题例析】
某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系”的实验，图中小车是在1条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．
(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、____________(填测量工具)和____________(选填“交流”或“直流”)电源．
(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是____________．
A．放开小车，能够自由下滑即可
B．放开小车，能够匀速下滑即可
C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可
D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可
(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是________．
A．橡皮筋处于原长状态
B．橡皮筋仍处于伸长状态
C．小车在两个铁钉的连线处
D．小车已过两个铁钉的连线
(4)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的__________部分进行测量(根据下面的纸带回答)．
