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1、第第 6 6 节节 实验：探究功与速度变化的关系实验：探究功与速度变化的关系一、实验目的一、实验目的 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 二、实验原理二、实验原理 1分析与猜测 (1)通过研究重力做的功，我们确立了重力势能的表达式，通过分析弹力做的功，我们 探究了弹性势能的表达式，那么，要研究动能的变化，也要从力做功开始 (2)物体在力的作用下通过一段位移时，力会对物体做功，物体的速度也会发生变化， 所以二者之间存在联系 2探究的思路 (1)要探究功与物体速度变化的关系，就要改变力对物体做的功，测出力对物体做不 同功时物体的速度 (2)为简化实验，可
2、将物体初速度设置为零，利用如图 762 所示的装置进行实验， 通过橡皮筋来对小车做功 W，通过打点计时器在纸带上打出的点测量小车获得的速度 v，然 后分析功 W 与速度 v 的关系三、实验器材三、实验器材 木板、小车、橡皮筋、打点计时器(电火花打点计时器)、电源、纸带等 四、实验步骤四、实验步骤 1按装置图安装好实验器材 2平衡摩擦力：将木板固定，打点计时器的一端稍微垫高，使小车能牵引纸带在木板 上做匀速运动 3先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器打出的纸带测出小车前端通过两铁钉连线时 小车的速度 v1，设此时橡皮筋对小车做功为 W1，将数据记入表格，用标尺记录小车的初始 位置 4改用 2 条、
3、3 条、4 条橡皮筋重复上述实验，让小车开始位置相同，每次橡皮 筋拉开的长度相同，记录橡皮筋做功 2W、3W、4W情况下小车获得的速度 v2、v3、v4. 5分析数据，研究 W 与 v 的关系 五、数据的处理五、数据的处理 用图象法处理实验数据 我们可根据实验测得的数据，分别作出 Wv 曲线、Wv2曲线、Wv3曲线哪一种 图象更接近于过原点的倾斜直线，功与速度之间就是哪一种正比关系 用图象法处理数据，要比计算法更简捷更直观 六、实验结论六、实验结论 无论是通过计算法还是作图法都可以得出力对物体做的功与物体速度的平方成正比的 结论，即 Wv2. 课堂练习 1.关于探究功与物体速度变化的关系实验中
4、，下列叙述正确的是( D ) A每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值 B每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致 C放小车的长木板应该尽量使其水平 D先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出 2.在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，某同学在一次实验中得到了一条如 图 764 所示的纸带，这条纸带上的点两端较密，中间疏，出现这种情况的原因可能是(CD)图 764 A电源的频率不稳定 B木板倾斜程度太大 C没有使木板倾斜或倾斜角太小 D小车受到的阻力较大 3对于橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的我们可以巧妙地避开这个难题而不 影响问题的解决，只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做
5、的功是第一次实验的多少倍，具 体做法是(C) A用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次为 x、2x、3x进行第 1 次、第 2 次、第 3 次实验时，力对小车做的功就是 W、2W、3W B让小车通过相同的距离，第 1 次力为 F、第 2 次力为 2F、第 3 次力为 3F实验 时，力对小车做的功就是 W、2W、3W C选用同样的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用 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，橡皮筋对小车做的功就 是 W、2W、3W D利用弹簧秤测量对小车的拉力 F，利用直尺测量小车在力 F 作用下移动的距离 x， 便可以
6、求出每次实验中力对小车做的功，可控制为 W、2W、3W 4某同学想利用自由落体运动研究“功与物体速度的关系” ，实验中下列四组物理量 中需要直接或间接测量的量有(CD) A重物的质量 B重力加速度 C重物下落的高度 D与重物下落高度对应的重物的瞬时速度 5.在做“探究功与物体速度变化关系”的实验时，下列说法正确的是(AC) 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 6在课本实验中，小车会受到阻力，但可使木板倾斜作为补偿则下列操作正
7、确的是(D) A放开小车，能够自由下滑即可 B放开小车，能够匀速下滑即可C放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可 D放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可 7在“探究力对物体做功与速度变化的关系”的实验中每次橡皮筋的拉伸长度都保持 不变，这样每次(B) A做的功一样 B每条橡皮筋产生的弹性势能相同 C产生的动能相同 D产生的重力势能相同 8.在做“探究功与物体速度变化的关系”的实验时，小车的质量为 m，使用橡皮筋 6 根，每次增加一根，实验中 W、v、v2的数据已填在下面表格中.Wv/ms1v2/m2s20001.000.800.642.001.101.213.001.281.644.001.53
8、2.345.001.763.106.001.893.57 (1)试在图 763 中作出图象 (2)从图象可以得出的实验结论是_解析解析(1)将表中的数据分别描在图 763 甲、乙所示的两个坐标系中，然后在图甲中 用平滑曲线连接，在图乙中用斜直线连接，并且使尽可能多的点分布在曲线上或对称分布 在直线两侧，如下图甲和乙所示(2)从乙图看出 Wv2 9质量为 1 kg 的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录下运动过程，打点计 时器所接电源为 6 V、50 Hz 的交流电源，如图 4 所示，纸带上 O 点为重物自由下落时打点 的起点，选取的计数点 A、B、C、D、E、F、G 依次间隔一个点(图中未
9、画出)，各计数点与 O 点的距离依次为 31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，单位为 mm，重力 加速度为 9.8 m/s2，则图 4 (1)求出 B、C、D、E、F 各点速度并填入下表.计数点BCDEF速度(ms1)(2)求出物体下落时 a 时间为 tatbT 9l g4l gl g点到图中各点过程中重力所做的功.计数点BCDEF 功(J)(3)适当选择坐标轴，在图 5 中作出重力做的功与速度的相关量之间的关系图图 5 图中纵坐标表示_，横坐标表示_，由图可得重力所做的功与 _成_关系 答案答案(1)1.18 1.57 1.96 2.35 2.74 (2)0.69 1.23 1.92 2.76 3.76 (3)如下图所示重力做的功 WG 速度的平方 v2正比解析解析 (1)各点速度由公式 v ，求出vx tvB m/s1.18 m/sAC t125.431.4 103 4 0.02同理 vC1.57 m/s，vD1.96 m/s，vE2.35 m/s，vF2.74 m/s (2)重力做的功由 Wmgx 求出 WBmg19.870.6103 J0.69 JOB同理 WC1.23 J，WD1.92 J，WE2.76 J，WF3.76 J
