第5讲实验五探究功与速度变化的关系

1、第5讲实验五探究功与速度变化的关糸jiben8hiyanyaoqiu、1一 a -m- ix探究功与物体速度变化的关系(实骏步测出毎次小乍获得的速度分別用各次实验的”和w细饥 沪彭，vw9关系图 川一条呦店飾村r小花 _的功w、夕 用两条橡皮筋拉小车一做功币 用三条橡皮筋拉小车一做功3叩根橡皮筋作用在小车上移动距离$ 做功为w 两根橡皮筋作用在小韦上移动距离$ 做功应为2 w觀務皱針小车离开橡皮筋的速度列表作图'三根橡皮筋作用在小车上移动距离q 做功应为3 w实验器材一橡皮筋.小车、木板、打点计时签、学生电源、导线、刻度尺、纸带、饮钉等(实验结论 找出i/与呦u关系呼*沪誤差分析1.

2、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w打橡皮筋的条 数不成正比.2. 没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差.3. 利用打上点的纸带计算小车的速度吋，测量不准带来误差.注意事项1. 平衡摩擦力：将木板一端集高，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.2. 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.3. 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.8hiyankaodi

3、anjujiao 0 kaj ms* ax.隹占q rvi%【例1】探究力对原來静上的物体做的功与物体获得的速度的关系,实验装査如图551实验原理及误差分析设法让橡皮筋对小车做的功分别为w、2w、3w；(2)分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度0、。2、6；作出wo草图；(4)分析wo图象.如果wo图象是一条肓线，表明w*"如果不是s线，可考虑是否存在wv2 w*/、等关系.以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是.a. 木实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为w、2w、3w、.所采用的方法是选用 同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致.当川1条橡皮筋进行实 验时，橡

4、皮筋对小车做的功为w,用2条、3条橡皮筋并在一起进行第2次、第3 次实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2w、3wb. 小车运动中会受到阻力，补偿的方法：可以使木板适当倾斜c. 某同学在一次实验中得到-条记录纸带.纸带上打出的点，两端密、屮间疏.出现 这种情况的原因可能是没有使木板倾斜或倾角太小d. 根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法是以纸带上第一点到最后一点 的距离來进行计算解析 放开小车之后，小车在橡皮筋的作用下开始加速运动，等到橡皮筋与小车分离之 后，小车做匀速直线运动.本实验中测的速度是小车匀速运动的速度，而不是整个过程 的平均速度，因此研究纸带上打下的点一定是那些均匀分布的点

5、.答案d实验过程及数据处理【例2】为了探究功与物体速度变化的关系，现捉供如图5-5-2所示的器材，让小车在橡皮筋的作用卜弹出后，沿木板滑行，请思考探究思路并回答卜列问题(打点计时器 交流电频率为50 hz)图 5-5-2cm第3次叫 .32q, 346订.346订.346订.3.46(1) 为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条并起來进行第1次、第2次、第3 次实验时，毎次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致，我们把第1次实验时橡皮筋 对小车做的功记为w 山于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以山打点计时器和纸带测岀，如图 5-5-3所示是其中四次实验打出的

6、部分纸带. ”59*62卜2叫卜200/匹卩叫孑叫第1次 切21o_27q卜 2.83 卜2.83 卜2.83 卜2.83 寸(4)试根据第、(3)项中的信息，填写下表.次数1234橡皮筋对小午做功w小车速度p/(m s 1)y2/(m2-s-2)从表中数据可得岀结论：解析(1)将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车缓慢匀速下滑.y(4)由匀速运动的速度公式即可求出小车的速度，其中x从图上读出分别为2.00 cm,2.83 cm,3.46 cm, 4.00 cm, t = t = y= 0.02 s.次数1234橡皮筋对小车做功2w3w4w小车速度v/(m-s,)1.001.421

7、.732.00p2/(m2-s 2)1.002.022.994.00在误差允许的范围内橡皮筋对小车做功与小车速度的平方成正比.答案见解析8hiyantuozhantanjiu03 实验拓展探究技施祐展！方法療究【例3】程擦茹“厉写物体速度变化的关系”的实验中，某同学的实验设计方棗如图 554所示.贝ij：电源插头图 5-5-4该实验用钩码的重力表示小车受到的合外力，在安装时首先要,其次钩码和小年述需要满足的条件是.(2) 实验小，除位移、速度外，还要测出的物理量有(3) 在上述实验中,打点计时器使用的交流电频率为50 hz.某同学打出的一段纸带如图5-5-5所示，则小车匀速运动时的速度大小为m

8、/s.(计算结果保留三位有效数字)012345 678910 11 12 13 14 cmiiiiiiiiiii i i i i i图 5-5-5解析(1)本实验在安装仪器时首先要平衡摩擦力，其次为减小实验误差，由牛顿第二定律可知fng = (m +即a = ；?川,只有当m加时，罟.(2) 由(1)可以看出实验中还需要测量的物理量为钩码的重力和小车的总质量.(3) 由纸带上对应点可以读出小车匀速运动时u = + =亍；：=1.40 m/s.答案平衡小车与木板z间的摩擦力钩码的重力远小于小年的总重力钩码的重力和小车的总质量 1.40. suitangbeikaoyanlian u4wa呈苗芳演

9、毋1在心活迹度变花血关系”的实验屮，某同学是用下面的方法和器材址右啖務帀:放在长木板上的小车，由静止开始在儿条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动，小车 拉动固定在它上血的纸带，纸带穿过打点计时器.关于这一实验，下列说法屮正确的是()a. 长木板要适当倾斜，以平衡小车运动屮受到的阻力b. 重复实验时，虽然用到橡皮筋的条数不同，但侮次m使橡皮筋拉伸的长度相同c. 利用纸帯上的点计算小千的速度吋，应选用纸带上打点最密集的部分进行计算d. 利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最均匀的部分进行计算 解析 在本题的实验中，由于小车在运动中受到阻力（摩擦力和纸带的阻力），所以要使 长木板适当倾斜

10、，以平衡小车运动过程中受到的阻力，重复实验时，为了使橡皮筋对小 车所做的功与它的条数成正比，所以用到橡皮筋的条数虽然不同，但每次应使橡皮筋拉 伸的长度相同，利用纸带上的点计算小车的速度时，由于要计算的是小车脱离橡皮筋后 匀速运动的速度，所以应选用纸带上打点最均匀的部分进行计算，故a、b、d选项是 正确的.答案abd2. 用如图556所示的装置做“功与速度变化的关系”的实验时，下列说法正确的是（填 字母代号）（）.图 5-5-6a. 为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时 器的纸带自由下滑时能保持匀速运动b. 每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样c.

11、可以通过改变橡皮筋的条数來改变拉力做功的数值d. 可以通过改变小车的质量來改变拉力做功的数值e. 实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源f. 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人速度g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解析 当小车拉着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时，沿长木板方向的重力的分力等 于摩擦力，即在实验中可消除摩擦力的影响，a正确；由实验原理可知，b、c正确， d错误；使用打点计时器时都必须先接通电源再释放小车，e错误；橡皮筋拉力做的总 功等于小车动能的增加，此动能应为小车获得的最大动能，所以用打点计时器打下的纸 带测定的是小车的最大速度，

12、f正确，g错误.答案abcf3. 在探究功与速度变化的关系的实验小，我们用1条、2条、3条同样的橡皮 筋进行1次、2次、3次实验.实验中，如果橡皮筋拉仲的反度都相等，那么每次 橡皮筋对小车做的功可记作w、2w、3w对每次打出的纸带进行处理，求出小车每 次最后匀速运动时的速度。，记录数据如下.根据图彖可以做出判断，力对小车所做的功与答案（1）w孑图彖如图（2）速度平方成正比4. 如图5-5-7甲所示，是某同学验证动能定理的实验装置.其步骤如下:纸带d乙图 5-5-7a. 易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在小车上，小车连接纸带.合理调整 木板倾角，让小车沿木板匀速下滑b. 取下轻绳和易拉罐

13、，测出易拉罐和细沙的质量加及小车质量c. 取下细细和易拉罐后，换一条纸带，让小车由静止释放，打出的纸带如图557乙(中 间部分未画出)，o为打下的第一点.已知打点计吋器的打点频率为/,重力加速度为 步骤c中小车所受的合外力为. 为验证从o -c过程中小车合外力做功与小车动能变化的关系，测出bd间的距离为oc间距离为xi ,则c点的速度为.需要验证的关系式为(用所测物理量的符号表示).答案加g5某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”.如图5-5-8所示，他 们将拉力传感器固定在小车上，用不町伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，川 拉力传感器记录小年受到拉力的大小.在水平桌面上相

14、距50.0 cm的a. b两点各安装 一个速度传感器，记录小车通过a、b点时的速度大小，小车中可以放置祛码.(1) 实验主要步骤如f： 测量和拉力传感器的总质量mi；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路. 将小车停在c点，,小年在细线拉动下运动，记录细线拉力及小千通过a、b点时的速度. 在小车中增加舷码或,重复的操作.(2) 下列表格是他们测得的一组数据，其中m是妙与小车中祛码质虽z和，虧一歸是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量f是拉力传感器 受到的拉力，w是f在间所做的功.表格中的%=，*3=.(结果保留三位有效数字)数据记录表次数m/kg泌一鬪(m/s)2ae/jf/nw/j10.5000.760.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40ae31.220畅41.0002.401.2002.4201.21051.0002.841.4202.8601.430（3）根据表格，