实验76探究功与速度变化的关系

《实验76探究功与速度变化的关系》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验76探究功与速度变化的关系（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、7.6探究功与速度变化的关系 必修2 第七章 机械能守恒定律 学习目的： 1.理解探究性实验中的探究思路、操作技 巧和数据处理，能够自主设计实验。 2.会用打点计时器打下的纸带计算物体运 动的速度。 3.利用物理图象探究功与物体速度变化的 关系。 重力做功 重力势能 弹力做功WF 外力做功W 弹性势能 动能 速度 WG = mg(h1-h2)=Ep1 - Ep2= -Ep 一.探究功与物体速度变化的关系 对物体做的功越多,物体的速度变化就越大. 定性:在物体质量一定的前提下: 1.通过实验探究力对物体做的功与物体速度 变化的关系 2.体会探究的过程和所用的方法 探究思路 1.测量对小车做的功W

2、 2.测量小车获得的速度v 3.数据处理,寻找W与v的关系 FTmg的条件? 方案一: F合FT的条件？ 平衡摩擦 记录数据? M车m物 W=Fl. v用计时器测 1.橡皮筋做的功 如何改变橡皮筋做的功？ 方案二: 问题:橡皮筋做功是恒力做 功还是变力做功？ ? C B A ? B 要保证橡皮筋做功为整数倍需要选择什么样的橡皮 筋?才能减少误差? 改变橡皮筋条数后为什么要把小车拉到相同的位置释放 ?不这样会出现什么结果? 橡皮筋的长度、粗细应相同 每条橡皮筋每次做功相等 实验器材:木板、小车、橡皮筋(若干）、砝码（应该使小砝码（应该使小 车的质量大些）车的质量大些）打点计时器、电源、纸带、钉子

3、 2探究过程中,我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值? 橡皮筋弹力做功不容易计算,然而改用橡皮筋的条数,保 持小车相同的运动距离,则弹力的功与橡皮筋条数成正比 .即橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W 3.应该采用那些点距来计算小车的速度？ . . . . . . . . 小车运动情况: 变加速直线运动(a越来越小的加速运动) 匀速运动减速运动 如图: 应求小车匀速阶 段的速度.即:弹 力做功刚完毕时 利用倍数关系巧妙测变力做的功是本实验的精妙之处 思考一: 1.还有其他力对小车做功吗?为了使橡皮筋对小车 做的功即为合力功,怎么办? G F阻 FN F F2 F1 平衡摩擦 mgsinmgc

4、os. tan 轻推小车小车 能匀速运动 应该选后段点间距均匀的点 思考二:平衡摩擦力后打出点迹是怎样的？ 我们应该选取纸袋上的哪部分点计算小车获得的速度？ 方法:判断运动 思考三:若未平衡摩擦力,请定性画出所得纸带是怎样的？ AB CDE FG WV2,即功与物体的速度的平方成正比. 做出Wv的图象,如果不是直线. 做出Wv2的图象,如果是一条直线 实验结论： 4.在上述实验中打出的5 条纸带中,分别找出小车开始 近似做匀速运动的点,并分别测出匀速运动时的速度v1 、v2 、v3 、v4 、v5 . 3.用2 条、3 条、4 条、5 条橡皮筋分别代替1 条橡皮 筋重做实验,保证每次释放小车的

5、位置相同,即橡皮筋 被拉长的长度相同. 1.将打点计时器固定在一块平板上,让纸带的一端夹在 小车后端,另一端穿过打点计时器.将平板安装有打点 计时器的一端适当垫高,调整高度,直至轻推小车后使 小车恰能在板上做匀速直线运动为止. 2.将橡皮筋固定在小车前端.拉长橡皮筋使小车位于靠 近打点计时器处,记下小车位置.接通打点计时器电源, 释放小车. 二二 . . 实实 验验 过过 程程 ? ? C B A w01W2W3W4W5W6W v00.81.11.281.531.761.89 v200.641.211.642.343.13.57 在探究功与物体速度变化关系时得到w-v的一组数据如下: 请同学们

6、 帮该同学 分析W与 V间关系 三.数据处理功与速度的关系 得到的数据应怎么处理? 结论:过原点的直线,说明 1.小车在木板上运动时会受到阻力, 怎么补偿? 2.测量橡皮筋拉力做功时利用倍数关系巧妙地避开直接测 量变力做功的问题(但必须注意实验时,每次拉长橡皮筋的 长度应该相等). 3.纸带上的点距并不都是均匀的,应该采用那些点距来计算 小车的速度?为什么? 1. 1. 打出纸带点数不能过少,否则找不出小车 不受弹力匀速时打出的点,描绘曲线要容易判断曲线性质描绘曲线要容易判断曲线性质 2.在长木板上,小车、铁钉、打点计时器的位置应调整适当 ,以保证打在纸带上的点便于处理,求出小车运动的速度.

7、3.平衡摩擦力时,可使木板略微倾斜,作为补偿. 4. 4.小车的质量较小小车的质量较小, ,当用多条橡皮筋时当用多条橡皮筋时, ,打出的点过少打出的点过少, ,应改应改 用质量稍大的小车用质量稍大的小车( (或可加砝码或可加砝码), ),以保证打出的点便于处理以保证打出的点便于处理. . 5. 5. 点并不是均匀的点并不是均匀的, ,应选用均匀的部分来确定小车的速度应选用均匀的部分来确定小车的速度. . 实验目标 ： 探究功与速度变化的关系 实验器材 ： 长木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器、 橡皮筋、电源、导线、刻度尺、木板、砝码（应砝码（应 该使小车的质量大些）该使小车的质量大些） 注

8、意事项： 1橡皮筋的选择 2平衡摩擦力 3误差分析 4橡皮筋的条数 5实验装置的选取 【例1】在用如图所示装置做“探究功与速度变化的关系” 的实验时,下列说法正确的是( ) A.通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值 B.通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值 C.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得 的最大速度 D.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得 的平均速度 A C 例2探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系,实验装 置如图所示,实验主要过程如下:(1)设法让橡皮筋对小车做的功分 别为W、2W、3W、;(2)分析打点计时器打出的纸带,求出小 车的速度

9、v1、v2、v3、;(3)作出W-v草图;(4)分析W-v图象.如 果W-v图象是一条直线,表明Wv,如果不是直线,可考虑是否存在 Wv2、Wv3、W 等关系.以下关于该试验的说法中有一项 不正确,它是_. A.本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、。所采用 的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长 度保持一致。当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为 W，用2条、3条、橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、实验时 ，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、。B.小车运动中会受到 阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜。C.某同学在一次实验 中，得到一条记录纸带。纸带

10、上打出的点，两端密、中间疏。出 现这种情况的原因， 可能是没有使木板倾斜或倾角太小。D.根 据记录纸带上打出的点，求小车获得的速 度的方法，是以纸带上第一点到最后一点 的距离来进行计算的。 D 1.本节是一个探究性实验,探究的目的是 A.探究力与运动速度的关系 B.探究力与运动加速度的关系 C.探究力对物体做功与物体加速度变化的关系 D.探究力对物体做功与物体速度变化的关系 D 课堂练习 2.对橡皮筋做功,直接测量是困难的,可以巧妙避开这个难 题而不影响问题的解决,只需要测出每次实验时橡皮筋 对小车做的功是第一次的多少倍,使用的方法是 A.用同样的力对小车做功,让小车通过的距离依次是s、2s

11、、3s进行第1次、第2次、第3次实验时,力对物 体做的功就是W、2W、3W B.让小车通过相同的距离,第1次力为F、第2次2F、第3次 3F实验时,力对小车做的功就是W、2W、3W C.选相同橡皮筋,实验中每次橡皮筋拉伸长度相同,用1条、 2条、3条同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次 实验时,橡皮筋对物体做的功就是W、2W、3W D.用弹簧秤测量对小车的拉力F, 用直尺测量小车移动s,便 可以求出每次F对小车做的功,可控制为W、2W、3W C 3.在本实验中,小车在运动中会受到阻力作用,这样,在小车 沿木板滑行的过程中,除橡皮筋对其做功以外,还有阻力 做功,这样便会给实验带来误差,我们在实

12、验中想到的办 法是,使木板略微倾斜,对于木板的倾斜程度,下面说法正 确的是 A.木板只要稍微倾斜一些即可,没有什么严格的要求 B.木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件:即重力使物 体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力 C.如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动,这 木板的倾斜程度是符合要求的 D.其实木板不倾斜,问题也不大,因为实验总是存在误差的 BC 4.某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实 验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到了打点 计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块 、细沙当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的 小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止

13、状态。若你是小组 中的一位成员, 要完成该项实验, 则: （1）你认为还需要的实验器材有 （2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的 总重力大小基本相等，沙 和沙桶的总质量应满足的 实验条件是 ， 实验时首先要做的步骤 是 水平实验台 滑轮 小沙桶 滑块 细线 打点计时器 纸带 长木板 天平，刻度尺 沙和沙桶的 总质量远小于滑块的质量， 平衡摩擦力 5.小明同学设计了一个实验来探究自行车的初速度与其克 服阻力作功的关系.实验的主要步骤是:找一段平直的 路面,并在路面上画一道起点线;骑上自行车用较快速 度驶过起点线,并从车把手处自由释放一团很容易辨别 的橡皮泥;车驶过起点线后就不再蹬自行车脚

14、蹬，让 车依靠惯性沿直线继续前进；待车停下，记录自行车 停下时的位置；用卷尺量出起点线到橡皮泥落地点间 的距离s、起点线到终点的距离L及车把手处离地高度h. 若自行车在行驶中所受的阻力为f并保持恒定. (2)自行车经过起点线后克服阻力做功W= ; (3)多次改变自行车经过起点时的初速度,重复上述步骤 ,则每次只需测量上述物理量中的 和 ,就能通过 数据分析达到实验目的(用己知的物理量和所测量表示) (1)自行车经过起点线时的速度v= ； f L s L 6.某兴趣小组在做“探究做功和物体速度变化关系”的实验 前,提出了以下几种猜想:Wv, Wv2, .他 们的实验装置如图甲所示,PQ为一块倾斜

15、放置的木板,在Q 处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点的速度 ).在刚开始实验时,有位同学提出,不需要测出物体质量,只 要测出物体初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感 器的读数就行了,大家经过讨论采纳了该同学的建议 0 速度传感器 P L Q v 图甲 图乙 请你简要说明为什么不需要测出物体的质量？ 让小球分别从不同高度无初速释放，测出物体初始 位置到速度传感器的距离L1、L2、L3、L4，读出 小球每次通过Q点的速度v1、v2、v3、v4、，并绘 制了如图乙所示的L- v图象。若为了更直观地看出L和 v的变化关系，他们下一步应怎么做？ 在此实验中，木板与物体间摩擦力的大小会不会影 响探究出的结果，为什么？ 解： 因为对物体做的功W与物体初始位置到测速器 的距离L成正比。 下一步应该绘制L- v 2图象 木板与物体间摩擦力的大小不会影响探究出的结果； 因为摩擦力和重力的合力对物体做功也与距离L成正比 7.某实验小组采用如图所示的装置探究“动能定理” ，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动 装置时，钩码尚未到达地面，打点针时器工作频率 为50 Hz 实验的部分步骤如下： 在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连 在小车后端，用细线连接小车和钩码； 将小车停在打点计时器附近， , ，小车拖动纸带，打点计时