电磁打点计时器法验证动能定理

【目的和要求】

　　验证在外力作用下物体做加速运动或减速运动时，动能的增量等于合外力所做的功，以加深学生对动能定理的理解。

【仪器和器材】

　　电磁打点计时器（J0203型），学生电源（J1202型或J1202－1型），长方形木块（约10×7×4厘米³），纸带，天平（学生天平或托盘天平），带定滑轮的木板（长约1米），细线，砝码盘，砝码。

【实验原理】

　　物体在恒力作用下做直线运动时，动能定理可表述为 。只要实验测得在实验误差范围内相等，则动能定理被验证。F_合可以由F_合＝ma求得。

【实验方法】

　　1．用天平测出木块的质量。把器材按图2．25－1装置好。纸带固定在木块中间的方孔内。

　　2．把木块放在打点计时器附近，用手按住。往砝码盘中加砝码。接通打点计时器电源，让它工作。放开木块，让它做加速运动。当木块运动到木板长的1／2左右时，用手托住砝码盘，让木块在阻力作用下做减速运动。当木块到达定滑轮处（或静止）时，断开电源。

　　3．取下纸带，在纸带上反映物体加速运动和减速运动的两部分点迹中较理想的一段，分别各取两点（其间点迹数不少于9点），如图2．25－2所示。量出S_A、S_B、S_C、S_D和S_AB、S_CD。由S_A、S_B、S_C、S_D及相应的时间间隔（图中为0．08秒）。算出V_A、V_B、V_{C、VD，利用VA、VB和A、B间的时间间隔求出A、B间木块运动的加速度aAB；同法求出aCD。则木块质量m与aAB、aCD的乘积分别表示在AB段和CD段木块受的合力。}

　　4．根据实验结果填好下表，看F_合S与ΔE_k是否相等。

　　5．重新取计数点，重复步骤3和4，再验证一次。

【思考题】

　　计算加速度和计时点的即时速度所根据的公式是什么？