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1、功和速度的关系功和速度的关系1一、实验目的一、实验目的1探究外力对物体做探究外力对物体做功功与物体与物体速度速度的的关系。关系。2通过实验数据分析，总结出做通过实验数据分析，总结出做功与功与物体速度平方物体速度平方的正比关系。的正比关系。2二、实验原理二、实验原理1不是直接测量不是直接测量对小车做功，而是通过改变对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W2由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出。这样，进行若干次测量，就得到若法测出。这样
2、，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据。干组功和速度的数据。3以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度的平方为横坐标，得的速度的平方为横坐标，作出作出Wv2曲线曲线，分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车做的分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系。功与小车获得的速度的定量关系。3三、实验器材三、实验器材小车小车(前面带小钩前面带小钩)、100200 g砝码、砝码、长木板长木板(在两侧适当的对称位置钉两在两侧适当的对称位置钉两个铁钉个铁钉)、打点计时器、纸带、学生、打点计时器、纸带、学生电源电源(使用电火花计时器时不用学生使用
3、电火花计时器时不用学生电源电源)、导线、导线、56条等长的橡皮筋、条等长的橡皮筋、刻度尺。刻度尺。 4四、实验步骤四、实验步骤1按如图所示将实验仪器安装好。按如图所示将实验仪器安装好。2平衡摩擦力：在长木板的有打点计时平衡摩擦力：在长木板的有打点计时器的一端下面垫一块木板，反复移动木板器的一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置，直至小车上不挂橡皮筋时，轻推的位置，直至小车上不挂橡皮筋时，轻推小车，纸带打出的点间距均匀，即小车能小车，纸带打出的点间距均匀，即小车能匀速运动为止。匀速运动为止。53先用先用1条橡皮筋做实验，用打点计时器条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度和纸带测出小
4、车获得的速度v1，设此时橡，设此时橡皮筋对小车做的功为皮筋对小车做的功为W，将这一组数据记，将这一组数据记入表格。入表格。4用用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这时橡皮筋对小伸的长度与第一次相同，这时橡皮筋对小车做的功为车做的功为2W，测出小车获得的速度，测出小车获得的速度v2，将数据记入表格。，将数据记入表格。5用用3条、条、4条条橡皮筋做实验，用同样橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格。的方法测出功和速度，记入表格。四、实验步骤四、实验步骤61测量小车的速度：测量小车的速度：实验获得如图所示实验获得如图所示的纸带，为探究橡皮筋
5、弹力做的功和小车的纸带，为探究橡皮筋弹力做的功和小车速度的关系，需要测量弹力做功结束时小速度的关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度，应车的速度，即小车做匀速运动的速度，应在纸带上测量的物理量：在纸带上测量的物理量：A1、A2间的距离间的距离x，小车速度的表达式是，小车速度的表达式是vT(x)(T为打点为打点计时器打点的时间间隔计时器打点的时间间隔)。五、实验数据处理五、实验数据处理72记录实验数据：记录实验数据：把计算出的速度填入表把计算出的速度填入表格中并算出格中并算出v2的值。的值。橡皮筋条橡皮筋条数数位移位移x/m时间时间t/s速度速度v/(ms1)速度平方速度
6、平方v2/(m2s2) 五、实验数据处理五、实验数据处理83数据处理：数据处理：在坐标纸上在坐标纸上(如图所示如图所示)画出画出Wv2图线图线(“W”以一条橡皮筋做的以一条橡皮筋做的功为单位功为单位)。 五、实验数据处理五、实验数据处理9六、实验误差分析六、实验误差分析4实验结论：实验结论：从图象分析外力对物从图象分析外力对物体做功与物体速度变化的关系为体做功与物体速度变化的关系为Wv2。10六、实验误差分析六、实验误差分析1误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋与橡皮筋的条数不成正比。的条数不成正比。2没
7、有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大。倾角过大。3利用打上点的纸带计算小车的速度时，利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。测量不准带来误差。11类类型型产产生原因生原因减小方法减小方法偶然偶然误误差差小小车车速度的速度的测测量量误误差差 多次多次测测量量x，求平均，求平均值值摩擦力做功摩擦力做功平衡摩擦力适当平衡摩擦力适当系系统误统误差差橡皮筋的橡皮筋的长长度、粗度、粗细细不一不一选规选规格相同的橡皮筋格相同的橡皮筋六、实验误差分析六、实验误差分析12七、实验注意事项七、实验注意事项1平衡摩擦力：将木板一端垫高，使小车重力沿斜面平衡摩擦力：将木板
8、一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡。方法是轻推小车，由打向下的分力与摩擦阻力平衡。方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角。速运动，找到木板一个合适的倾角。2选点测速：测小车速度时，纸带上的点应选均匀部选点测速：测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动状态的区域来计算速分的，也就是选小车做匀速运动状态的区域来计算速度。度。3规格相同：橡皮筋规格相同时，力对小车做的功以规格相同：橡皮筋规格相同时，力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值
9、。一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。134开始实验时，小车应靠近打点计时开始实验时，小车应靠近打点计时器，并且要先接通电源再释放小车。器，并且要先接通电源再释放小车。5选择小车时，小车质量应适当大一选择小车时，小车质量应适当大一些，使纸带上打的点多一些。些，使纸带上打的点多一些。七、实验注意事项七、实验注意事项14例例1某实验小组要探究力对物体做功与物体获得某实验小组要探究力对物体做功与物体获得速度的关系，选取的实验装置如图所示，实验主速度的关系，选取的实验装置如图所示，实验主要步骤如下：要步骤如下：(1)实验时，为使小车只在橡皮筋实验时，为使小车只在橡皮筋作用下运动，在未连接橡
10、皮筋时作用下运动，在未连接橡皮筋时将木板的左端用小木块垫起，使将木板的左端用小木块垫起，使木板倾斜合适的角度，打开打点木板倾斜合适的角度，打开打点计时器，轻推小车，得到的纸带计时器，轻推小车，得到的纸带应该是应该是_(填填“甲甲”或或“乙乙”)。15(2)使小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出，沿使小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功为木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功为W；(3)再用完全相同的再用完全相同的2条、条、3条条橡皮筋作用于小车，橡皮筋作用于小车，每次由静止释放小车时橡皮筋的每次由静止释放小车时橡皮筋的_(填写相应实验填写相应实验条件条件)，使橡皮筋对小车做的功分别为，使橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W(4)分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度次获得的最大速度v1、v2、v3(5)作出作出Wv图象，则下列符合实际的图象是图象，则下列符合实际的图象是1617181920212223
