人教版高一物理必修2 7.6 实验：探究功与速度变化的关系 课件（45张PPT）

1、第七章 机械能守恒定律第六节 实验：探究功与速度变化的关系人教版必修人教版必修2复习:弹性势能弹性势能重力势能重力势能动能动能重力做功重力做功弹力做功弹力做功外力做功外力做功速度速度pppGEEEW21pppFEEEW21方案一：变力做功与小车速度变化的关系一、实验目的：通过实验探究橡皮筋对小车做功一、实验目的：通过实验探究橡皮筋对小车做功与小车速度的关系与小车速度的关系二、实验器材：橡皮筋、小车、木板、打点计时二、实验器材：橡皮筋、小车、木板、打点计时器、铁钉等器、铁钉等橡皮筋橡皮筋小车小车打点计时器打点计时器纸带纸带木板木板铁钉铁钉思考1：如何测W小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮小车

2、在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮筋对小车做功？筋对小车做功？橡皮筋对小车橡皮筋对小车拉力做的功能拉力做的功能否直接测量？否直接测量？橡皮筋的弹力是变力，橡皮筋的弹力是变力，且弹力与伸长量的关系且弹力与伸长量的关系也不严格遵守胡克定律也不严格遵守胡克定律 ，不容易计算。不容易计算。? ? ? ?C B A橡皮筋被拉伸橡皮筋被拉伸直到恢复原长直到恢复原长的过程中的过程中怎样设计实怎样设计实验才能解决验才能解决这一问题这一问题? ?三、实验原理：三、实验原理：221mvW 解决方案第一次用第一次用一条一条橡皮筋拉小车橡皮筋拉小车第二次用两条第二次用两条完全相同的橡完全相同的橡皮筋皮筋并起来栓到小车

3、上拉小并起来栓到小车上拉小车，且使橡皮筋的伸长车，且使橡皮筋的伸长和第和第一次的伸长量一样一次的伸长量一样做功做功W做功做功2W依次类推，并联依次类推，并联三条三条、四条四条橡皮筋，且拉伸橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做的功为的长度都一样，做的功为3W、4W倍增法倍增法思考2：如何测V小车在木板上做什么性质的运动？小车在木板上做什么性质的运动？先加速后匀速再减速先加速后匀速再减速我们要测的速度是哪个阶段的速度？我们要测的速度是哪个阶段的速度？这个速度该如何测量？这个速度该如何测量？橡皮筋恢复原长时的速度。橡皮筋恢复原长时的速度。利用打点计时器，利用打点计时器，用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时

4、间用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时间的比值的比值,即即v=x/t计算计算? ? ? ?C B A如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何平衡摩擦力。如何平衡摩擦力。橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？把木板的一把木板的一端适当垫高，端适当垫高，使重力沿斜使重力沿斜面的分力与面的分力与摩擦力平衡。摩擦力平衡。即，不挂橡即，不挂橡皮筋小车匀皮筋小车匀速下滑。速下滑。F阻阻FGF阻阻FN还有摩擦还有摩擦力做功力做功FF2F1思考3：如何平衡摩擦力4 4、在上述实验中打出的、在上述实验中打出的5 5 条纸带中，分别找出小车条纸带中，分

5、别找出小车开始开始做匀速运动的点做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时的速，并分别测出匀速运动时的速度度v v1 1 、v v2 2 、v v3 3 、v v4 4 、v v5 5 。3 3、用、用2 2 条、条、3 3 条、条、4 4 条、条、5 5 条橡皮筋分别代替条橡皮筋分别代替1 1 条橡条橡皮筋重做实验，保证皮筋重做实验，保证每次释放小车的位置相同每次释放小车的位置相同，即，即橡皮筋被拉伸的长度相同。橡皮筋被拉伸的长度相同。1 1、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端、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。将平板安夹在小车后端，另一端穿过打

6、点计时器。将平板安装装有打点计时器的一端适当垫高有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推，调整高度，直至轻推小车后使小车小车后使小车恰能恰能在板上在板上做匀速直线运动做匀速直线运动为止。为止。2 2、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于于靠近打点计时器靠近打点计时器处，处，记下小车位置记下小车位置。接通打点计接通打点计时器电源时器电源，释放小车释放小车。四：实验过程? ? ?C B A五：数据记录实验次实验次数数橡皮筋做橡皮筋做的功的功位移位移l /m时间间隔时间间隔t /s匀速运动时的速度匀速运动时的速度v /(m/s)123454W

7、W2W3W5W. . . . . . . . . . 弹力做功刚完毕弹力做功刚完毕时小车的速度时小车的速度用什么方法用什么方法处理数据比处理数据比较直观较直观?六：数据处理做做W- -v图图若为曲线若为曲线若为直线，则若为直线，则W与与v成正比成正比做做W- -v2图图若为曲线若为曲线若为直线，则若为直线，则W与与v2成正比成正比做做W- -v3图图为什么不为什么不做做 W- - 图图?1vWv /(m/s)1234560.80 1.10 1.281.53 1.761.89W- -v图图00为什么图象会通过原点为什么图象会通过原点? ?W- -v2图图Wv2/(m2s -2)0010.64 2

8、1.2131.6442.3453.1063.57表明表明W与与 v2 成正比成正比 1(实验步骤实验步骤)在在“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”的实的实验中，得到如图验中，得到如图768所示的四条纸带，应选用所示的四条纸带，应选用()自我检测自我检测 2某同学用如图769所示的实验装置进行“探究功与速度变化的关系”的实验图中A为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们均置于长木板上实验时，通过改变橡皮筋的条数让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、通过打点计时器打下的纸带来测定小车获得的速度v1、v2、v3、.请回答下面几个问题： (1)在本实验中，小车

9、会受到阻力的作用，这时需要使木板倾斜作为补偿，下列操作正确的是_A不挂橡皮筋，轻轻推一下小车，使小车能够加速下滑即可B不挂橡皮筋，轻轻推一下小车，使小车能够匀速下滑即可C小车在橡皮筋的拉力作用下，能够加速下滑即可D小车在橡皮筋的拉力作用下，能够匀速下滑即可(2)用一根橡皮筋套住小车，拉至某个位置，先接通电源再释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点已知打点计时器使用的交流电周期为0.02 s其中一次得到的纸带如图7610所示，应选图中的_(填“AB”或“CD”)段来计算小车的速度v，计算结果为v_m/s.(3)本实验使用的橡皮筋总数是6根，实验中W、v、v2的数据已记录在下面表格中，并根据数

10、据画出了Wv和Wv2图像如图7611所示甲、乙两个图像中，_图像可以比较直观地得出功与速度变化的关系4.某同学探究合力做的功和物体速度变化的关系的实验装置如图7612所示，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行用1条橡皮筋时对小车做的功记为W，当用2条、3条、完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、实验时，每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出(1)木板水平放置，小车在橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是()A橡皮筋仍处于伸长状态B橡皮筋恰好恢复原长C小车恰好运动到两个铁钉的连线处D小车已超过两

11、个铁钉的连线 (2)图7613是某次操作正确的情况下，电源频率为50 Hz时打点计时器打出的一条纸带，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的_(填“AF”或“FI”)部分进行测量，速度大小为_m/s.【想一想】【想一想】如图所示的如图所示的“探究恒力做功与动能改变的关系探究恒力做功与动能改变的关系”实实验中，若改变小车的质量重新做实验时，是否需要重新平衡摩验中，若改变小车的质量重新做实验时，是否需要重新平衡摩擦力？擦力？提示：提示：探究恒力做功与物体动能改变的关系时，为了减小实验探究恒力做功与物体动能改变的关系时，为了减小实验误差，需要平衡物体运动过程中受到的摩擦力。平衡摩擦力时，误差，需要平衡物体运动过程中受到的摩擦力。平衡摩擦力时，只要达到只要达到mgsin=mgcosmgsin=mgcos即可满足要求。由此知，改变小即可满足要求。由此知，改变小车的质量重新进行探究实验时，不需要重新平衡摩擦力。车的质量重新进行探究实验时，不需要重新平衡摩擦力。方案三、气垫导轨方案三、气垫导轨1.1.设计实验设计实验( (如图如图) )所使用的器材有：所使用的器材有：_、滑块、滑块、_、计时器、气源、计时器、气源、刻度尺、细绳、钩码等。刻度尺、细绳、钩码等。气垫