探究功与速度的关系

1、一、方案一一、方案一二、方案二二、方案二方案一方案一由重物通过滑轮牵引小车，当小车的质量由重物通过滑轮牵引小车，当小车的质量比重物大得多比重物大得多时，可以把重时，可以把重物所受物所受的的 当做当做小车受到的牵引力如小车受到的牵引力如图所图所示示1.1.原理原理改变重物的质量或者改变小车运动改变重物的质量或者改变小车运动的的 ，也就改变了牵引力做的功，也就改变了牵引力做的功，从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系重力重力距离距离返回返回方案一方案一(1)按按原理图原理图安装安装好实验仪器好实验仪器2.2.实验步骤实验步骤(2)平衡摩擦力：平衡摩

2、擦力： 将将安装有打点计时器安装有打点计时器的长木板的的长木板的一端垫高一端垫高，让纸带穿，让纸带穿过打点计时器连在小车后端，过打点计时器连在小车后端，不挂不挂重物，重物，闭合闭合电源，轻推小车，直到电源，轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出打点计时器在纸带上打出间隔均匀间隔均匀的点为止的点为止匀速直线匀速直线(3)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、用细细 线线绕过滑轮连接小车和钩码绕过滑轮连接小车和钩码(4)将小车停在打点计时器附近，将小车停在打点计时器附近，先接通电源先接通电源，再释放小车再释放小车，关闭，关闭打点

3、打点 计时器计时器电源电源(5)改变钩码的数量，更换纸带重复改变钩码的数量，更换纸带重复4的操作的操作这里垫高这里垫高不挂重物不挂重物返回返回方案一方案一(1)选取点迹清晰的纸带，选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，选取点迹清晰的纸带，选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上并依次标上0,1,2,33.3.数据处理数据处理(3)确定此纸带所挂的钩码的重力确定此纸带所挂的钩码的重力G，利用，利用WnGxn，分别求出小车的，分别求出小车的位移为位移为x1、x2、x3时牵引力所做的功时牵引力所做的功W1、W2、W3(4)先对测量数据进行估算，或作先对测量数据进行估算，或作Wv草图，大致

4、判断两个量可能的关系，草图，大致判断两个量可能的关系，如果认为是如果认为是Wv2或其他，然后以或其他，然后以W为纵坐标，为纵坐标，v2(或其它或其它)为横坐标作图，为横坐标作图，从而判定结论从而判定结论(2)测出测出0到点到点1、点、点2、点、点3的距离，即为对应的小车的位移的距离，即为对应的小车的位移x1、x2、x3，利用，利用公式公式 求求出点出点1、点、点2、点、点3对应的瞬时速度对应的瞬时速度v1、v2、v3112nnnxxTv方案一方案一(1)平衡摩擦力时，平衡摩擦力时，不挂重物不挂重物，轻推小车后，小车能做，轻推小车后，小车能做匀速直线匀速直线运动运动4.4.注意事项注意事项(2)

5、计算牵引力做功时，可以计算牵引力做功时，可以不必不必算出具体数值，只算出具体数值，只用位移用位移的数值的数值与符号与符号G的乘积的乘积表示即可表示即可返回返回方案二方案二使小车在橡皮筋的作用下弹出，如使小车在橡皮筋的作用下弹出，如图所图所示示1.1.原理原理改变橡皮筋的条数，橡皮筋对小车做的功分别是一条橡皮筋做功时的改变橡皮筋的条数，橡皮筋对小车做的功分别是一条橡皮筋做功时的相应相应 ，测出小车被弹出后的速度，能够找到橡皮筋对小车做的功测出小车被弹出后的速度，能够找到橡皮筋对小车做的功与小车速度的关系与小车速度的关系倍数倍数返回返回方案二方案二(1)按按原理图原理图安装安装好实验仪器好实验仪器

6、2.2.实验步骤实验步骤(2)平衡摩擦力：平衡摩擦力：(3)第一次先用第一次先用一条一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车小车获得获得的的速度速度v1，设此时橡皮筋弹力对小车做功为，设此时橡皮筋弹力对小车做功为W，并将测得的数据记入，并将测得的数据记入表格表格(4)换用换用2条、条、3条、条、4条条同样的橡皮筋做实验，并使橡皮筋拉伸的同样的橡皮筋做实验，并使橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，测出长度都和第一次相同，测出v2、v3、v4，橡皮筋对小车做功分别，橡皮筋对小车做功分别为为2W、3W、4W，将数据记入表格，将数据记入表格点击观看实验点击观看实验方

7、案二方案二(1)速度数值的获得：实验获得的是如速度数值的获得：实验获得的是如图所图所示的纸带，为探究橡皮筋弹示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功与小车速度的关系，需要测量的是弹力做功结束时小车的速度，力做功与小车速度的关系，需要测量的是弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度所以，应该在纸带上测量的物理量是图中即小车做匀速运动的速度所以，应该在纸带上测量的物理量是图中间隔均匀的点间隔均匀的点A1、A3间的距离间的距离x，小车，小车此时此时速度速度的表达式为的表达式为v ，其中其中T是打点是打点计时计时器器的打点周期的打点周期(2)计算小车做的功分别为计算小车做的功分别为W、2W、3W时对应的

8、时对应的v、v2、v3、的数值，的数值，填入表格填入表格.2xT WvnW2W3W4W5Wv v2 v3 3.数据处理数据处理v方案二方案二3.数据处理数据处理(3)逐一与逐一与W的一组数值对照，判断的一组数值对照，判断W与与v、v2、v3 、 的可能关系或尝试着分别画出的可能关系或尝试着分别画出W与与v、W与与v2、W与与v3、W与与 间关系的图象，找出哪一组的图象是直间关系的图象，找出哪一组的图象是直线，从而确定功与速度的正确关系线，从而确定功与速度的正确关系vv返回返回方案二方案二(1)实验时选择粗细、形状、长度、材料实验时选择粗细、形状、长度、材料完全相同完全相同的橡皮筋的橡皮筋4.4

9、.注意事项注意事项(2)每次实验时都让小车从每次实验时都让小车从同一同一位置由位置由静止静止释放，即保证每次释放，即保证每次实验实验 中中橡皮筋拉伸的橡皮筋拉伸的长度都保持一致长度都保持一致(3)实验中不必测出功和速度的具体数值，只要测出以后各次实验中不必测出功和速度的具体数值，只要测出以后各次实验实验 时时做的功是第一次实验时的做的功是第一次实验时的多少倍多少倍即可即可(4)平衡摩擦力时，平衡摩擦力时，不要拴橡皮筋不要拴橡皮筋，但应连着纸带且接通电源，但应连着纸带且接通电源(5)打出的纸带上的点间距并不都是均匀的，应选取点打出的纸带上的点间距并不都是均匀的，应选取点间距均匀间距均匀部部 分分

10、来求小车的速度来求小车的速度返回返回典例精析典例精析例例1 1 (1)用如用如图所图所示的仪器探究做功与示的仪器探究做功与速度变化的关系实验步骤如下：速度变化的关系实验步骤如下：将木板固定有打点计时器的一端垫起将木板固定有打点计时器的一端垫起适当高度，消除摩擦力的影响；适当高度，消除摩擦力的影响；小车钩住一条橡皮筋，往后拉至某个小车钩住一条橡皮筋，往后拉至某个位置，记录小车的位置；位置，记录小车的位置；先先_，后，后_，小车，小车拖动纸带，打点计时器打下一列点，断拖动纸带，打点计时器打下一列点，断开电源；开电源；改用同样的橡皮筋改用同样的橡皮筋2条、条、3条条重复重复、的实验操作，每次操作一定

11、要将的实验操作，每次操作一定要将小车小车_接通电源接通电源释放小车释放小车思考：若先释放小车，后接通思考：若先释放小车，后接通电源会出现什么问题？电源会出现什么问题？纸带上只会在尾部打下纸带上只会在尾部打下少量点少量点迹，迹，不能满足实验需求。不能满足实验需求。从相同位置由静止释放从相同位置由静止释放单根橡皮筋做功不变单根橡皮筋做功不变典例精析典例精析例例1 1 (2)打点计时器所接交流电的频率打点计时器所接交流电的频率为为50 Hz，图所图所示是四次实验打出的纸示是四次实验打出的纸带带(3)根据纸带，完成下表尚未填入的数据根据纸带，完成下表尚未填入的数据.次数次数1234橡皮筋做的橡皮筋做的

12、功功W2W3W4Wv (m/s)1.001.42 2.00v2(m2/s2)1.002.01 4.00从表中数据可得出什么样的结论？从表中数据可得出什么样的结论？脱离橡皮筋脱离橡皮筋匀速匀速23.46 10 m0.021.73m/ssxtv1.732.99橡皮筋做的功与速度橡皮筋做的功与速度的平方的平方成正比成正比返回返回例例2 某某实验小组采用如实验小组采用如图所图所示的装置探究功与速度变化的关系，图中小车示的装置探究功与速度变化的关系，图中小车中可放置砝码，实验中，打点计时器的工作频率为中可放置砝码，实验中，打点计时器的工作频率为50 Hz.典例精析典例精析(1)实验的部分步骤如下：实验的

13、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；小车和钩码；将小车停在打点计时器附近，将小车停在打点计时器附近，_，_，小车，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列点，拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列点，_；改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复的操作的操作先接通电源先接通电源再释放小车再释放小车关闭打点计时器电源关闭打点计时器电源该点容易忽略该点容易忽略例例2 某某实验小组采用如实验小组采用如图所图所示的装置探究功与速度变化的关系，

14、图中小车示的装置探究功与速度变化的关系，图中小车中可放置砝码，实验中，打点计时器的工作频率为中可放置砝码，实验中，打点计时器的工作频率为50 Hz.典例精析典例精析(2)图是图是钩码质量为钩码质量为0.03 kg、砝码质量为、砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带，在纸带时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点上选择起始点O及及A、B、C、D、E计数点，可获得各计数点到计数点，可获得各计数点到O的距离的距离x及及对应时刻小车的瞬时速度对应时刻小车的瞬时速度v，请将，请将C点的测量结果填在表中的相应位置点的测量结果填在表中的相应位置纸带的测量结果纸带的测量结果测量点测量点x/cmv/(ms1)O0

15、.000.35A1.510.40B3.200.45C D7.150.53E9.410.6010.02sfT 6.18cm5.18cm5.1827.15 3.2044 0.020.4910m/sm/sBDTv=0.49例例2 某某实验小组采用如实验小组采用如图所图所示的装置探究功与速度变化的关系，图中小车示的装置探究功与速度变化的关系，图中小车中可放置砝码，实验中，打点计时器的工作频率为中可放置砝码，实验中，打点计时器的工作频率为50 Hz.典例精析典例精析返回返回(3)(3)本实验，若用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带本实验，若用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做

16、法带来的实验误差，应采取的两项措施是：来的实验误差，应采取的两项措施是：_；_._.将木板一端垫起，将木板一端垫起，平衡平衡小车受到的小车受到的摩擦力摩擦力1GfFTFMmTaMmgaM m对小车：对小车：对整体：对整体：合外力合外力mM钩码的重力远小于小车及砝码的重力和钩码的重力远小于小车及砝码的重力和自我检测区自我检测区12打点计时器打点打点计时器打点1(借助变力做功探究功与速度的关系借助变力做功探究功与速度的关系)某学习小组做某学习小组做“探究功与速度变化的关系探究功与速度变化的关系”的实验如的实验如图所图所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的，沿木板滑行，这时，示，图中小车是在一条橡

17、皮筋作用下弹出的，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为橡皮筋对小车做的功记为W.当用当用2条、条、3条条完全相同的橡皮筋并在一起进行第完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、次、第第3次次实验时实验时(每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致)，每次实验中小车获得，每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打在纸带上的点进行计算的速度根据打点计时器所打在纸带上的点进行计算(1)(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和开关、刻度尺和_(_(选填选填“交流交流”或或“直流直流”)”)电源电源12电流方向时刻变化电

18、流方向时刻变化交流交流与限位孔间的摩擦也需平衡与限位孔间的摩擦也需平衡1(借助变力做功探究功与速度的关系借助变力做功探究功与速度的关系) 橡皮筋橡皮筋对小车做的功记为对小车做的功记为W.当用当用2条、条、3条条完全相同的橡皮筋并在一起进行第完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第次、第3次次实验时实验时(每次实验中橡皮筋伸每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致长的长度都保持一致)，每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打在纸带上，每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打在纸带上的点进行计算的点进行计算(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾

19、斜来平衡摩擦阻力，则下面操作使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是正确的是()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12D1(借助变力做功探究功与速度的关系借助变力做功探究功与速度的关系) 橡皮筋橡皮筋对小车做的功记为对小车做的功记为W.当用当用2条、条、3条条完全相同的橡皮筋并在一起进行第完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第次、第3次次实验时实验时(每次实验中橡皮筋

20、伸每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致长的长度都保持一致)，每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打在纸带上，每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打在纸带上的点进行计算的点进行计算(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，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，下列说法正确的是与小车所在的位置，下列说法正确的是()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

21、12没有平衡摩擦力没有平衡摩擦力a=0橡皮筋拉力橡皮筋拉力平衡摩擦力平衡摩擦力B橡皮筋处于橡皮筋处于伸长状态伸长状态1(借助变力做功探究功与速度的关系借助变力做功探究功与速度的关系) 橡皮筋橡皮筋对小车做的功记为对小车做的功记为W.当用当用2条、条、3条条完全相同的橡皮筋并在一起进行第完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第次、第3次次实验时实验时(每次实验中橡皮筋伸每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致长的长度都保持一致)，每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打在纸带上，每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打在纸带上的点进行计算的点进行计算12(4)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都

22、是在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的的_部分进行测量部分进行测量(根据如图所示的纸带回根据如图所示的纸带回答答)GJ均匀均匀2 2(借助恒力做功探究功与速度的关系借助恒力做功探究功与速度的关系)质量为质量为1 kg的重物自由下落，通过打的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动的过程，打点计时器所接电源为点计时器在纸带上记录运动的过程，打点计时器所接电源为6 V、50 Hz的交的交流电源如流电源如图所图所示，纸带上示，纸带上O点为重物自由下落时纸带打点的起点，选取的点为重物自由下落时纸带打点的起点，

23、选取的计数点计数点A、B、C、D、E、F、G依次间隔一个点依次间隔一个点(图中未画出图中未画出)，纸带上的数，纸带上的数据表示各计数点与据表示各计数点与O点间的距离点间的距离12(1)求出求出B、C、D、E、F各点对应的速度并填入下表各点对应的速度并填入下表计数点计数点BCDEF速度速度/(ms1) 时刻的速度等于 内平均速度2tt3AC(125.431.4) 10m/st4 0.01.18 s2m/Bv同理同理 vC1.57 m/s，vD1.96 m/s，vE2.35 m/s，vF2.74 m/s1.181.571.962.35 2.742 2(借助恒力做功探究功与速度的关系借助恒力做功探究功与速度的关系)质量为质量为1 kg的重物自由下落，通过打的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动的过程，打点计时器所接电源为点计时器在纸带上记录运动的过程，打点计时器所接电源为6 V、50 Hz的交的交流电源如流电源如图所图所示，纸带上示，纸