2017-2018物理粤教版必修2教学案:第四章 第三节 探究外力做功与物体动能变化的关系
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  2.竖直固定打点计时器,适当增加重锤的质量来减小相对误差。

  九、其他方案

  如图4­3­3所示由重物通过滑轮牵引小车,小车运动过程中拖动纸带,打点计时器在纸带上打点记录小车的运动情况。利用纸带及拉力F与小车质量m的数据,量出起始点至各计数点的距离,计算小车在打下各计数点时的瞬时速度,进而计算出小车运动到打下各计数点过程中合外力对它做的功W以及所增加的动能ΔEk,研究二者的关系。

  

  图4­3­3

  

  [例1] 某同学在"探究功与物体速度变化的关系"实验中,设计了如图4­3­4甲所示的实验。将纸带固定在重物上,让纸带穿过电火花打点计时器。先用手提着纸带,使重物静止在靠近打点计时器的地方。然后接通电源,松开纸带,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打下一系列小点。得到的纸带如图乙所示,O点为打点计时器打下的第1个点,该同学对数据进行了下列处理:取OA=AB=BC,并根据纸带算出了A、B、C三点的速度分别为vA=0.12 m/s,vB=0.17 m/s,vC=0.21 m/s。根据以上数据,你能否大致判断W∝v2。

  

  图4­3­4

[解析] 设由O到A的过程中,重力对重物所做的功为W0,那么由O到B过程中,重力对重物所做的功为2W0,由O到C的过程中,重力对重物所做的功为3W0。由计算可知,vA2=1.44×10-2 m2/s2,vB2=2.89×10-2 m2/s2,vC2=4.41×10-2 m2/s2,≈2,≈3,即vB2≈2vA2