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1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 必修必修2 机械能守恒定律机械能守恒定律第七章第七章第六节实验：探究功第六节实验：探究功与速度变化的关系与速度变化的关系第七章第七章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课课 时时 作作 业业6学习目标定位学习目标定位*探究功与物体速度变化的关系探究功与物体速度变化的关系*能够通过实验数据的分析，总结出功与物体能够通过实验数据的分析，总结出功与物体速度平方的正比关系速度平方的正比关系*通过本节的探究思路，体
2、会科学方法通过本节的探究思路，体会科学方法课堂情景切入课堂情景切入知识自主梳理知识自主梳理1在在如如图图所所示示的的装装置置中中，释释放放小小车车，拉拉伸伸的的橡橡皮皮筋筋对对小小车车做做功功，使使小小车车获获得得速速度度。第第一一次次实实验验设设橡橡皮皮筋筋对对小小车车所所做做的的功功为为W，后后面面的的实实验验中中都都保保持持橡橡皮皮筋筋的的拉拉伸伸长长度度与与第第一一次次_。橡橡皮皮筋筋的的条条数数分分别别为为原原来来的的2倍倍、3倍倍，橡橡皮皮筋对小车所做的功分别为筋对小车所做的功分别为_W、_W探究思路探究思路一致一致232由由纸纸带带和和打打点点计计时时器器分分别别测测出出小小车车
3、获获得得的的速速度度v1、v2、v33以以橡橡皮皮筋筋对对小小车车做做的的功功为为_坐坐标标(以以第第一一次次实实验验时时的的功功W为为单单位位)，小小车车获获得得的的速速度度为为_坐坐标标，作作出出Wv曲线。曲线。纵纵横横一条直线一条直线 v2 1小小车车运运动动中中受受到到阻阻力力，小小车车的的速速度度在在运运动动中中是是变变化化的的。使使木木板板倾倾斜斜，让让小小车车不不受受橡橡皮皮条条的的拉拉力力时时_下下滑滑，也也就就是是_摩擦力。摩擦力。2橡橡皮皮条条做做功功完完毕毕后后，小小车车匀匀速速运运动动，则则打打在在纸纸带带上上的的点点应应是是_分分布布的的，利利用用纸纸带带点点_和和打
4、打点点计计时时器记录的器记录的_求出速度。求出速度。操作的技巧操作的技巧匀速匀速平衡掉平衡掉均匀均匀间距间距时间时间先先对对测测量量数数据据进进行行估估计计，或或者者作作出出Wv草草图图，大大致致判判断断两两个个量量可可能能有有什什么么关关系系。如如果果认认为为有有可可能能是是Wv2，就就对对每每一一个个速速度度值值算算出出它它的的二二次次方方，然然后后以以_为为纵纵坐坐标标，_为为横横坐坐标标作作图图(不不是是以以v为为横横坐坐标标)。如如果果这这样样作作出出的的图图象象是是_，说明两者关系真的是，说明两者关系真的是Wv2数据的处理数据的处理Wv2一条直线一条直线重点难点突破重点难点突破一、
5、实验器材一、实验器材木木板板、小小车车、橡橡皮皮筋筋(若若干干)、打打点点计计时时器器、低低压压交交流流电电源源、纸带、刻度尺等。纸带、刻度尺等。二、实验步骤二、实验步骤1按实验要求安装好实验仪器。按实验要求安装好实验仪器。2平平衡衡摩摩擦擦力力：将将安安装装有有打打点点计计时时器器的的长长木木板板的的一一端端垫垫起起，纸纸带带穿穿过过打打点点计计时时器器，不不挂挂橡橡皮皮筋筋，闭闭合合电电源源，轻轻推推小小车车，打点计时器在纸带上打出间隔均匀的点。打点计时器在纸带上打出间隔均匀的点。3第第一一次次先先用用一一条条橡橡皮皮筋筋做做实实验验，用用打打点点计计时时器器和和纸纸带带测测出出小小车车获
6、获得得的的速速度度v1，设设此此时时橡橡皮皮筋筋弹弹力力对对小小车车做做功功为为W，并将得到的数据记入表格。并将得到的数据记入表格。4换换用用2条条、3条条、4条条同同样样的的橡橡皮皮筋筋做做实实验验，并并将将橡橡皮皮筋筋拉拉伸伸的的长长度度都都和和第第一一次次相相同同，测测出出v2、v3、v4，橡橡皮皮筋对小车做功分别为筋对小车做功分别为2W、3W、4W将数据记入表格。将数据记入表格。5分分析析数数据据，尝尝试试做做Wv，Wv2等等图图象象，探探究究W、v的的关系。关系。四、误差分析四、误差分析1误误差差来来源源：一一是是由由于于忘忘记记平平衡衡摩摩擦擦力力或或没没有有完完全全平平衡衡摩摩擦
7、擦力力对对实实验验的的影影响响，二二是是橡橡皮皮筋筋长长度度、粗粗细细不不一一，使使得得拉拉力力及及拉拉力力的的功功与与条条数数不不成成正正比比带带来来误误差差，三三是是纸纸带带上上所所打打点点的的间间距测量也会带来误差。四是描点不准带来误差。距测量也会带来误差。四是描点不准带来误差。2减小误差的办法减小误差的办法(1)实验前要先平衡摩擦力。实验前要先平衡摩擦力。(2)尽量选用同一规格的橡皮筋。尽量选用同一规格的橡皮筋。(3)选选用用间间距距均均匀匀的的几几个个间间隔隔，测测量量其其总总长长度度，求求得得平平均均速速度。度。(4)描描点点时时既既要要观观察察各各点点的的位位置置关关系系，又又要
8、要考考虑虑应应有有的的函函数数关关系系，若若拉拉力力大大，小小车车速速度度大大，点点数数少少，可可能能使使W与与v呈呈线线性性关系，控制小车速度，加大纵坐标单位长度，可减小误差。关系，控制小车速度，加大纵坐标单位长度，可减小误差。五、注意事项五、注意事项1平平衡衡摩摩擦擦力力的的方方法法：将将木木板板一一端端垫垫高高，轻轻推推小小车车，由由打打点点计计时时器器打打在在纸纸带带上上的的点点的的均均匀匀程程度度判判断断小小车车是是否否做做匀匀速速运运动，找到木板的一个合适的倾角。动，找到木板的一个合适的倾角。2测测小小车车速速度度时时，纸纸带带上上的的点点应应选选均均匀匀部部分分的的，也也就就是是
9、选小车做匀速运动的。选小车做匀速运动的。3橡橡皮皮筋筋应应选选规规格格一一样样的的，力力对对小小车车做做的的功功以以一一条条橡橡皮皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。4每每次次释释放放小小车车时时，都都要要让让它它从从同同一一位位置置由由静静止止开开始始运运动。动。5小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。考点题型设计考点题型设计对实验原理及实验过程的考查对实验原理及实验过程的考查(1)除除了了图图中中已已有有的的实实验验器器材材外外，还还需需要要导导线线、开开关关、刻刻度度尺和尺和_。(2)实实验验中中，小
10、小车车会会受受到到摩摩擦擦阻阻力力的的作作用用，可可以以使使木木板板适适当当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是_。A放开小车，能够自由下滑即可放开小车，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，能够匀速下滑即可放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可(3)若若木木板板水水平平放放置置，小小车车在在两两条条橡橡皮皮筋筋作作用用下下运运动动，当当小小车车速速度度最最大大时时，关关于于橡橡皮皮筋筋所所处处的的状状态态与与小小车车所所在在的的
11、位位置置，下下列说法正确的是列说法正确的是_。A橡皮筋处于原长状态橡皮筋处于原长状态B橡皮筋仍处于伸长状态橡皮筋仍处于伸长状态C小车在两个铁钉的连线处小车在两个铁钉的连线处D小车已过两个铁钉的连线小车已过两个铁钉的连线(4)在在正正确确操操作作情情况况下下，打打在在纸纸带带上上的的点点，并并不不都都是是均均匀匀的的，为为了了测测量量小小车车获获得得的的速速度度，应应选选用用纸纸带带的的_部部分分进进行行测测量量(根据上面所示的纸带回答，填入相应段的字母根据上面所示的纸带回答，填入相应段的字母)。解析：解析：(1)打点计时器使用的是交流电源。打点计时器使用的是交流电源。(2)平平衡衡摩摩擦擦力力
12、的的目目的的是是让让拖拖着着纸纸带带的的小小车车沿沿木木板板匀匀速速下下滑滑，即使小车的重力沿木板向下的分力与摩擦力相抵消。即使小车的重力沿木板向下的分力与摩擦力相抵消。(3)因因为为木木板板水水平平放放置置，故故摩摩擦擦力力没没有有被被平平衡衡掉掉，当当小小车车速速度最大时，度最大时，F弹弹Ff，故橡皮筋有弹力，处于伸长状态。，故橡皮筋有弹力，处于伸长状态。(4)求速度应按纸带中小车匀速运动时所打点的部分来求。求速度应按纸带中小车匀速运动时所打点的部分来求。答答案案：(1)交交流流电电源源(或或学学生生电电源源)(2)D(3)B(4)GK(选选取匀速部分均为正确取匀速部分均为正确)(1)打打
13、点点计计时时器器与与学学生生电电源源按按图图乙乙连连接接，正正确确的的连连接接是是_(填填“A”或或“B”)。(2)关于本实验的下列要求和操作中，必须保证关于本实验的下列要求和操作中，必须保证_；A每根橡皮筋的粗细和原长必须尽可能相同每根橡皮筋的粗细和原长必须尽可能相同B用天平测量小车的质量用天平测量小车的质量C每次实验时小车都必须从同一个位置由静止释放每次实验时小车都必须从同一个位置由静止释放D在接通打点计时器电源的同时释放小车在接通打点计时器电源的同时释放小车(3)实验中木板略微倾斜，这样做实验中木板略微倾斜，这样做_。A是为了释放小车后，小车能匀加速下滑是为了释放小车后，小车能匀加速下滑
14、B防止纸带上打点不清晰防止纸带上打点不清晰C可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功D可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动(4)下下图图是是某某次次实实验验得得到到的的一一段段纸纸带带，由由此此可可算算出出小小车车获获得得的速度大小为的速度大小为_m/s。(保留两位有效数字保留两位有效数字)答案：答案：(1)B(2)AC(3)CD(4)0.75实验数据处理方法实验数据处理方法解解析析：通通过过试试探探与与分分析析，确确定定W与与v的的关关系系：先先试试探探画画出出Wv图图象象，大大致致判判断断一一下下W与与v的的关关系系，再再画画出出其其他他的的图图象象，找找出出哪哪一一组组的的图图象象是是直直线线，从从而而确确定定功功与与速速度度的的最最终终关关系系。Wv图象如下图所示。图象如下图所示。解析：解析：v2、v3的数值如下表所示：的数值如下表所示：W(一条橡一条橡皮筋做的皮筋做的功作为功功作为功的单位的单位)12345678v(m/s)1.42.02.42.83.23.53.74.0v2(m2/s2)1.964.05.767.8410.2412.2513.6916.0v3(m3/s3)2.748.013.8221.9532.7742.8850.6564.0创新设计实验创新设计实验答案：答案：BD
