高三物理實驗中驗證動能定理的實驗有以下幾個:
1. 斜面實驗:通過小球在斜面上下滑的過程中的動能和重力勢能的轉化來驗證動能定理。
2. 小車實驗:通過小車在木板上滑動,進而在阻力作用下減速,通過小車在木板上滑行的距離來驗證動能定理。
以上實驗均需要使用打點計時器、刻度尺等測量工具,并需要記錄小車的質量以及受到的合外力大小。實驗過程中需要注意控制變量,并確保實驗操作準確、規范。
題目:一個質量為 m 的小球從高度為 H 的光滑斜面頂端自由下落,經過時間 t 到達斜面底端,求小球到達斜面底端時的動能。
解答:
首先,我們需要知道小球在斜面底端時的速度。根據自由落體運動規律,小球在斜面上的加速度為 g,下落時間為 t,斜面長度為 H,因此有:
v = gt
接下來,我們需要使用動能定理來求解小球到達斜面底端時的動能。假設斜面光滑,則小球在斜面上的摩擦力為零。根據動能定理,小球動能的改變量等于重力做功的負值,即:
ΔEk = -mgH
將上述兩個公式代入可得:
Ek = (1/2)mv2 = (1/2)m(gt)2 = (1/2)mg2t2 + mgH
所以,小球到達斜面底端時的動能為 (1/2)mg2t2 + mgH。
這個例子使用了動能定理來求解自由落體運動中小球到達斜面底端時的動能。通過這個例子,您可以了解如何應用動能定理來解決高中物理實驗中的問題。