7.6-实验：探究功与速度变化的关系 1

1、7.67.6探究功与速度变化的关系探究功与速度变化的关系3.3.利用物理图象探究功与物体速度变化的关系；利用物理图象探究功与物体速度变化的关系；教学目标教学目标1.1.理解探究性实验中的探究思路、操作技巧和理解探究性实验中的探究思路、操作技巧和数据处理，能够自主设计实验；数据处理，能够自主设计实验；2.2.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度；速度；重力做功重力做功重力势能重力势能弹力做功弹力做功W WF F外力做功外力做功W W弹性势能弹性势能动能动能速度速度22121122WEklklP 弹212pEk lhmgWGmghEPWG = mg(h1

2、-h2)=Ep1 - Ep2= -Ep一一. .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 对物体做的功对物体做的功越多越多, ,物体的物体的速度变化就越大速度变化就越大. .定性定性: :在物体质量一定的前提下在物体质量一定的前提下: :1.1.通过实验探究力对物体做的功与物体速度变通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系化的关系2.2.体会探究的过程和所用的方法体会探究的过程和所用的方法探究思路探究思路1.1.测量对小车做的功测量对小车做的功W W2.2.测量小车获得的速度测量小车获得的速度v v3.3.数据处理数据处理, ,寻找寻找W W与与v v的关系的关系方案一方案一

3、: :木板、小车、橡皮筋木板、小车、橡皮筋( (若干）、若干）、打点计时器、电源、纸带、打点计时器、电源、纸带、钉子钉子FTmg的条件的条件?F合合FT的条件？的条件？平衡摩擦力平衡摩擦力记录数据记录数据?M车车m物物W=FL v用计时器测用计时器测如何改变橡皮筋做的功？如何改变橡皮筋做的功？方案二方案二: :橡皮筋做功是恒力做功还是变力做功？橡皮筋做功是恒力做功还是变力做功？? ?C B A? ?B问题问题: :改变橡皮筋条数后为什么要把小车拉到相同改变橡皮筋条数后为什么要把小车拉到相同的位置释放的位置释放?不这样会出现什么结果不这样会出现什么结果?每条橡皮筋每次做功相等每条橡皮筋每次做功相

4、等要保证橡皮筋做功为整数倍需要选择什么样要保证橡皮筋做功为整数倍需要选择什么样的橡皮筋才能减少误差的橡皮筋才能减少误差?橡皮筋的长度、粗细应相同橡皮筋的长度、粗细应相同 1. 1.还有其他力对小车做功吗还有其他力对小车做功吗? ?为了使橡皮筋为了使橡皮筋对小车做的功即为合力功对小车做的功即为合力功, ,怎么办怎么办? ?GF阻阻FNFF2F1平衡摩擦平衡摩擦mgsinmgcos. tan轻推小车小车能匀速运动轻推小车小车能匀速运动思考一思考一: : 2 2探究过程中探究过程中, ,我们是否需要测出橡皮筋做功我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值的具体数值? ? 橡皮筋弹力做功不容易计算橡皮筋弹力

5、做功不容易计算, ,然而改用橡皮然而改用橡皮筋的条数筋的条数, ,保持小车相同的运动距离保持小车相同的运动距离, ,则弹力的则弹力的功与橡皮筋条数成正比功与橡皮筋条数成正比. .即橡皮筋对小车做的即橡皮筋对小车做的功分别为功分别为W W、2W2W、3W3W 利用倍数关系巧妙测变力做的功利用倍数关系巧妙测变力做的功是本实验是本实验的精妙之处的精妙之处3.3.应该采用那些点距来计算小车的速度？应该采用那些点距来计算小车的速度？. . . . . . . . . 小车运动情况小车运动情况: :变加速直线运动变加速直线运动(a(a越来越小的加速运动越来越小的加速运动) ) 匀速运动匀速运动减速运动减速

6、运动如图如图: :应该选后段应该选后段点间距均匀的点点间距均匀的点1.1.必须先平衡摩擦力，如何判断平衡好摩擦力？必须先平衡摩擦力，如何判断平衡好摩擦力？2.2.平衡摩擦力后打出点迹是怎样的？平衡摩擦力后打出点迹是怎样的？3.3.我们应该选取纸袋上的哪部分点计算小车获我们应该选取纸袋上的哪部分点计算小车获得的速度？得的速度？nTsvv思考二思考二: : 应求小车匀速阶段的速度应求小车匀速阶段的速度. .即即: :弹力做功刚弹力做功刚完毕时的速度。完毕时的速度。 1. 1.将打点计时器固定在一块平板上将打点计时器固定在一块平板上, ,让纸带让纸带的一端夹在小车后端的一端夹在小车后端, ,另一端穿

7、过打点计时器另一端穿过打点计时器. .将平板安将平板安装有打点计时器的一端适当垫高装有打点计时器的一端适当垫高, ,调调整高度整高度, ,直至轻推小车后使小车直至轻推小车后使小车恰能恰能在板上在板上做做匀速直线运动匀速直线运动为止为止. . 2. 2.将橡皮筋固定在小车前端将橡皮筋固定在小车前端. .拉长橡皮筋使拉长橡皮筋使小车位于小车位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. .接接通打点计时器电源通打点计时器电源, ,释放小车释放小车. .?C B A4.4.在上述实验中打出的在上述实验中打出的5 5 条纸带中条纸带中, ,分别找出分别找出小车开始小车开始近似做匀

8、速运动的点近似做匀速运动的点, ,并分别测出匀并分别测出匀速运动时的速度速运动时的速度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 条橡皮筋分别条橡皮筋分别代替代替1 1 条橡皮筋重做实验条橡皮筋重做实验, ,保证保证每次释放小车每次释放小车的位置相同的位置相同, ,即橡皮筋被拉长的长度相同即橡皮筋被拉长的长度相同. .w01W2W3W4W5W6Wv00.81.11.281.531.761.89v200.641.211.642.343.13.57 在探究功与物体速度变化关系时得到在探究

9、功与物体速度变化关系时得到w-vw-v的的一组数据如下一组数据如下: :W W合合V V2 2, ,即功与物体的速度的平方成正比即功与物体的速度的平方成正比. .打出纸带点数不能过少打出纸带点数不能过少, ,否则找不出小车不否则找不出小车不受弹力匀速时打出的点；受弹力匀速时打出的点；1.1.切记平衡摩擦力；切记平衡摩擦力；2.2.橡皮筋的长度、粗细应相同橡皮筋的长度、粗细应相同 1. 1.在做在做“探究功与速度变化的关系探究功与速度变化的关系”的实的实验时验时, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ) ( ) A. A.通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数

10、值值 B. B.通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值值 C. C.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加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速过程中获得的最大速度 D. D.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加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速过程中获得的平均速度A C 2. 2.对橡皮筋做功对橡皮筋做功, ,直接测量是困难的直接测量是困难的, ,只需要只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次的测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次的多少倍多少倍, ,使用的方法是（使用的方法是（ ）A.A.用同样的力对

11、小车做功用同样的力对小车做功, ,让小车通过的距离依次让小车通过的距离依次是是s s、2s2s、3s3s进行第进行第1 1次、第次、第2 2次、第次、第3 3次次实验时实验时, ,力对物体做的功就是力对物体做的功就是W W、2W2W、3W 3W B.B.让小车通过相同的距离让小车通过相同的距离, ,第第1 1次力为次力为F F、第、第2 2次次2F2F、第第3 3次次3F3F实验时实验时, ,力对小车做的功就是力对小车做的功就是W W、2W2W、3W 3W C.C.选相同橡皮筋选相同橡皮筋, ,实验中每次橡皮筋拉伸长度相同实验中每次橡皮筋拉伸长度相同, ,用用1 1条、条、2 2条、条、3 3

12、条条同样的橡皮筋进行第同样的橡皮筋进行第1 1次、第次、第2 2次、第次、第3 3次次实验时实验时, ,橡皮筋对物体做的功就是橡皮筋对物体做的功就是W W、2W2W、3W 3W D.D.用弹簧秤测量对小车的拉力用弹簧秤测量对小车的拉力F, F, 用直尺测量小车用直尺测量小车移动移动s,s,便可以求出每次便可以求出每次F F对小车做的功对小车做的功, ,可控制为可控制为W W、2W2W、3W 3W C 3. 3.某兴趣小组在做某兴趣小组在做“探究做功和物体速度变化关系探究做功和物体速度变化关系”的实验前的实验前, ,提出了以下几种猜想提出了以下几种猜想: :W Wv,v, W Wv v2 2,

13、, . .他们的实验装置如图甲所示他们的实验装置如图甲所示, ,PQPQ为一块倾斜为一块倾斜放置的木板放置的木板, ,在在Q Q处固定一个速度传感器处固定一个速度传感器( (用来测量物体每用来测量物体每次通过次通过Q Q点的速度点的速度).).在刚开始实验时在刚开始实验时, ,有位同学提出有位同学提出, ,不需不需要测出物体质量要测出物体质量, ,只要测出物体初始位置到速度传感器的只要测出物体初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感器的读数就行了距离和读出速度传感器的读数就行了, ,大家经过讨论采纳大家经过讨论采纳了该同学的建议了该同学的建议vW 0速度传感器速度传感器PLQv图甲图甲图乙图乙

14、请你简要说明为什么不需要测出物体的质量？请你简要说明为什么不需要测出物体的质量？ 因为对物体做的功因为对物体做的功W W与物体初始位置到测速器与物体初始位置到测速器的距离的距离L L成正比。成正比。让小球分别从不同高度无初速释放，测出物让小球分别从不同高度无初速释放，测出物体初始位置到速度传感器的距离体初始位置到速度传感器的距离L L1 1、L L2 2、L L3 3、L L4 4，读出小球每次通过，读出小球每次通过Q Q点的速度点的速度v v1 1、v v2 2、v v3 3、v v4 4、，并绘制了如图乙所示的，并绘制了如图乙所示的L L- - v v图图象。若为了更直观地看出象。若为了更

15、直观地看出L L和和v v的变化关系，他的变化关系，他们下一步应怎么做？们下一步应怎么做？下一步应该绘制下一步应该绘制L L- - v v 2 2图象图象在此实验中，木板与物体间摩擦力的大小会在此实验中，木板与物体间摩擦力的大小会不会影响探究出的结果，为什么？不会影响探究出的结果，为什么？ 因为摩擦力和重力的合力对物体做功也与距离因为摩擦力和重力的合力对物体做功也与距离L L成正比成正比 4. 4.某学习小组做探究某学习小组做探究“合力的功和物体速度合力的功和物体速度变化关系变化关系”的实验如图所示，图中小车是在一的实验如图所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡条橡皮筋作

16、用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为皮筋对小车做的功记为W W. . 当用当用2 2条、条、3 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 2次、第次、第3 3次次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长实验时，使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的速度由度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。打点计时器所打的纸带测出。纸带纸带小车小车橡皮筋橡皮筋打点计时器打点计时器木板木板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 电源（填电源（填“交流交流”或或“直流直流”）；）；若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下若木板水平放置，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，下列说法正确的是状态与小车所在的位置，