【高中物理】10克砝码也能成为力学实验的“当红炸子鸡”?——利用数字化仪器验证动能定理
今日实验:动能定理(来源:人教版高中物理必修2第七章)
(一)实验材料
电脑1台(Logger Pro软件),采集器LabQuest 2或LabQuest mini 1个,光电门传感器(VPG-BTA)2个,动力导轨小车(VDS),滑轮(SPA),滑轮支架(B-SPA)。
(二)实验步骤
1、实验器材的连接:
组装小车动力系统如下图,并通过采集器连接到电脑上;
2、设置实验所需各类数据变量
(1)删除软件界面右侧两副数据图,调整剩下数据图的大小(鼠标右键点击数据图-删除)
删除实验不需要的数据变量(菜单-数据-删除栏)并定义实验所需数据时间间隔T、通过第一个光电门的速度V1、通过第二个光电门的速度V2、小车通过的距离s、小车质量M、小车受到的力F、小车所受的拉力做功W、小车动能变化量Ek。
注:小车受到的力F分别为0.098N,0.147N,0.196N,0.245N,0.294N。(每次增加5g的砝码,多次测量)
(2)分别设置表选项、图选项以及轴选项
3、点击数据采集按钮,将采集时间加长、这里设置为500秒。
4、点击采集按钮小车在拉力作用下其通过两个光电门(注意操作中不要发生误挡光)并采集数据。当小车经过光闸2后增加5克砝码并重复该动作(这里重复6次),得出数据,并用自动比例按钮调整数据图。
5、收好仪器,整理实验桌。
(三)实验分析
数据表
点击线性拟合按钮:
数据图
小车所受合外力做的功W和小车动能变化量EK拟合所成直线斜率近似等于1,由此我们实验可以验证出物体所受合力作的功等于其动能变化量。
(四)问题分析
此实验前务必用水平仪将轨道调平,否则系统总动能增量的计算变得复杂。