用DIS研究动能大小

实验目的

用 DIS 测量速度，研究物体动能与质量、速度的定量关系。

实验原理

物体的动能 Ek = ½mv²。光电门测出挡光片宽度 d 和挡光时间 Δt，用 v = d/Δt 近似得到小车通过光电门的瞬时速度。质量一定时研究 Ek 与 v 的关系，速度一定时研究 Ek 与 m 的关系。

实验器材

• 小车及配重片
• 轨道
• 光电门传感器
• 挡光片
• 数据采集器
• 计算机及 DIS 软件
• 天平

实验步骤

1. 用天平测小车质量，装好挡光片，连接传感器和计算机
2. 保持质量不变，让小车从不同位置释放，测通过光电门的速度
3. 算出各次动能 ½mv²，作 Ek-v² 图像
4. 改变小车质量，从同一位置释放，记录速度并计算动能
5. 分析动能与速度、质量的关系

实验现象与结论

质量一定时，速度越大动能越大，Ek-v² 图像近似为过原点的直线，即 Ek ∝ v²；释放位置相同、速度相近时，质量越大动能越大，Ek ∝ m。结论：Ek = ½mv²。

注意事项

• 挡光片要正对光电门挡光
• 小车到轨道末端前用手挡住，防止撞坏装置

常见问题

光电门测得的是瞬时速度吗？

测的是挡光片通过时的平均速度，挡光片很窄时可近似看作瞬时速度。

动能与速度是什么关系？

质量一定时，动能与速度的平方成正比，速度加倍，动能变为原来的 4 倍。