创新设计浙江鸭2018版高考物理总复习第5章机械能守恒定律实验七探究做功与物体速度变化的关系课件

1、实验七探究做功与物体速度变化的关系实验七探究做功与物体速度变化的关系(学考学考)考纲解读考纲解读(1)通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系。关系。(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。实验原理实验原理为了探究功与速度变化的关系，需要测量功和初、末两个状态的为了探究功与速度变化的关系，需要测量功和初、末两个状态的速度。在方案一中，功的大小等于小车所受的合力与小车位移的速度。在方案一中，功的大小等于小车所受的合力与小车位移的乘积，当悬挂重物的质量远小于小车质量及小车所受的阻力已被乘积，当悬挂重物的质量远小于小车质量及小车所

2、受的阻力已被平衡时，功的大小约等于重物重力与小车位移的乘积。在方案二平衡时，功的大小约等于重物重力与小车位移的乘积。在方案二中，不需要测量功的具体数值，分别用中，不需要测量功的具体数值，分别用1根、根、2根、根、3根根相同的相同的橡皮筋时，橡皮筋对小车做功的大小分别是橡皮筋时，橡皮筋对小车做功的大小分别是W、2W、3W。这。这两种方案中，小车获得的速度都可利用打点计时器测量，然后通两种方案中，小车获得的速度都可利用打点计时器测量，然后通过图象法找出功与速度变化的关系。过图象法找出功与速度变化的关系。实验器材实验器材方案一方案一：重物：重物(小盘中放砝码或砂桶中盛砂小盘中放砝码或砂桶中盛砂)、打

3、点计时器、小、打点计时器、小车、纸带、复写纸、电源、导线、刻度尺、一端带有滑轮的车、纸带、复写纸、电源、导线、刻度尺、一端带有滑轮的长木板、带小钩的细线等。长木板、带小钩的细线等。方案二方案二：橡皮筋若干根：橡皮筋若干根(材质、长短、粗细均相同材质、长短、粗细均相同)、打点计时、打点计时器、小车、纸带、复写纸、电源、导线、刻度尺、木板、铁器、小车、纸带、复写纸、电源、导线、刻度尺、木板、铁钉等。钉等。实验步骤实验步骤方案一方案一：(1)用天平测出重物的质量用天平测出重物的质量m(mM车车)，将数据记录在表中。，将数据记录在表中。(2)将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，纸带的一将打点计时

4、器固定在长木板上没有滑轮的一端，纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将长木板安装有端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将长木板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后，打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后，恰能使小车在木板上做匀速运动为止。恰能使小车在木板上做匀速运动为止。(3)在小车前系好细线并通过滑轮挂上重物。将小车置于靠近在小车前系好细线并通过滑轮挂上重物。将小车置于靠近打点计时器处。接通打点计时器电源，释放小车。打点计时器处。接通打点计时器电源，释放小车。(4)改变重物质量，重做上述实验。改变重物质量，重做上述实验。(5)如图所示，将纸带上的第

5、一个点记为计数点如图所示，将纸带上的第一个点记为计数点O，再在纸带的，再在纸带的后端选择连续的后端选择连续的5个打印点分别记为计数点个打印点分别记为计数点1、2、3、4、5。分。分别测出计数点别测出计数点1、2、3、4、5至计数点至计数点O的距离的距离(即小车的位移即小车的位移l)，并利用打上点的纸带，测出打各计数点时小车的速度并利用打上点的纸带，测出打各计数点时小车的速度v，将实验，将实验数据记录在表中。数据记录在表中。(6)将计算得到的功将计算得到的功W记录在表格中。记录在表格中。(7)根据记录的根据记录的W、v数据，在坐标纸上作出合适的图象。两次实数据，在坐标纸上作出合适的图象。两次实验

6、可以在同一坐标系中作出两条图线。验可以在同一坐标系中作出两条图线。(8)整理实验器材。整理实验器材。方案二：方案二：(1)将打点计时器固定在长木板的一端，纸带的一端夹在小车后将打点计时器固定在长木板的一端，纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将长木板安装有打点计时器的一端，另一端穿过打点计时器。将长木板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后，恰能使小车在长木端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后，恰能使小车在长木板上匀速运动为止。板上匀速运动为止。(2)将橡皮筋的一端固定在长木板前端的铁钉上，另一端固定在将橡皮筋的一端固定在长木板前端的铁钉上，另一端固定在小车前端的钩

7、子上。将小车置于靠近打点计时器处，记下小车小车前端的钩子上。将小车置于靠近打点计时器处，记下小车的位置。接通打点计时器的电源，释放小车。的位置。接通打点计时器的电源，释放小车。(3)用用2根、根、3根、根、4根、根、5根相同的橡皮筋分别代替根相同的橡皮筋分别代替1根橡皮筋重根橡皮筋重做实验，保证每次释放小车的位置相同，即橡皮筋被拉长的长做实验，保证每次释放小车的位置相同，即橡皮筋被拉长的长度相同。度相同。(4)在上述实验中打出的在上述实验中打出的5条纸带上分别找出小车近似做匀速运条纸带上分别找出小车近似做匀速运动的点，并分别求出匀速运动时的速度动的点，并分别求出匀速运动时的速度v，将实验数据记

8、录在，将实验数据记录在表中。表中。(5)根据记录的根据记录的W、v数据，在坐标纸上作出合适的图象。数据，在坐标纸上作出合适的图象。(6)整理实验器材。整理实验器材。1.平衡摩擦力：实验中的小车不可避免地要受到摩擦力的作用，平衡摩擦力：实验中的小车不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力对小车做负功，我们研究的是小车合外力的功与物体速摩擦力对小车做负功，我们研究的是小车合外力的功与物体速度的关系，应设法排除摩擦力的影响，可采用将木板一端垫高度的关系，应设法排除摩擦力的影响，可采用将木板一端垫高的方法来实现。将木板一端垫高，使重力沿斜面方向的分力与的方法来实现。将木板一端垫高，使重力沿斜面方向的分力与

9、摩擦力平衡，就能消除摩擦力的影响。判断已平衡掉摩擦力的摩擦力平衡，就能消除摩擦力的影响。判断已平衡掉摩擦力的方法是轻推一下小车，观察到小车不受其他力时能在木板上匀方法是轻推一下小车，观察到小车不受其他力时能在木板上匀速运动，即表明摩擦力已平衡。速运动，即表明摩擦力已平衡。考点一实验原理和操作考点一实验原理和操作2.在方案二中，我们用在方案二中，我们用2根、根、3根根相同的橡皮筋进行第相同的橡皮筋进行第2次、第次、第3次次实验时，每次实验时使小车从同一地点静止释放，使橡实验时，每次实验时使小车从同一地点静止释放，使橡皮筋伸长的长度都应保持一致。皮筋伸长的长度都应保持一致。3.在方案二中，打点计时

10、器打出的纸带上相邻各点的间距并不在方案二中，打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均匀，应选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度，因为均匀，应选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度，因为这一段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形。这一段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形。1.在用如图所示的装置做在用如图所示的装置做“探究功与速度变化的关系探究功与速度变化的关系”的实验的实验时，下列说法正确的是时，下列说法正确的是_。A.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车拉着穿过打点计时器的纸带

11、自由下滑时能保持匀速运动B.为简便起见，每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要为简便起见，每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样一样C.可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D.可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值可以通过改变小车的质量来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大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通过打点计时器

12、打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度速度解析左端垫高利用小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡解析左端垫高利用小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡来满足橡皮筋做功是合力功。来满足橡皮筋做功是合力功。实验中要求橡皮筋规格相同，拉伸长度相同即每个橡皮筋做功相实验中要求橡皮筋规格相同，拉伸长度相同即每个橡皮筋做功相等，所以只要通过改变条数就可以改变做功的数值，利用打点计等，所以只要通过改变条数就可以改变做功的数值，利用打点计时器时应该先接通电源再释放纸带。当橡皮筋松弛时，即加速结时器时应该先接通电源再释放纸带。当橡皮筋松弛时，即加速结束时，小车做匀速运动，此时速度即为小车获得的最大速度。束

13、时，小车做匀速运动，此时速度即为小车获得的最大速度。答案答案ABCF2.某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。组装的实验装置如图所示。纸带、小木块等。组装的实验装置如图所示。若要完成该实验，

14、必需的实验器材还有若要完成该实验，必需的实验器材还有_。实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。他这样做的目的是下列的哪个绳与木板平行。他这样做的目的是下列的哪个_(填字母代号填字母代号)。A.避免小车在运动过程中发生抖动避免小车在运动过程中发生抖动B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力平衡摩擦力后，当他用多个钩码

15、牵引小车时，发现小车运动过平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度。在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材度。在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：提出一个解决方法：_。他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些。这一情况可能是下列拉力做功总是要比小车动能增量大一些。这一情况可能是下列哪些原因造成的哪些原因造成的_(填字母代号填

16、字母代号)。A.在接通电源的同时释放了小车在接通电源的同时释放了小车B.小车释放时离打点计时器太近小车释放时离打点计时器太近C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D.钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力答案答案刻度尺、天平刻度尺、天平(包括砝码包括砝码)D可在小车上加适量可在小车上加适量的砝码的砝码(或钩码或钩码)CD方案一：方案一：(1)如图所示，将纸带上的第一个点记为计数点如图所示，将纸带上的第一个点记为计数点O，再在纸带的后，再在纸带的后端选择连续的端选择连续的5个打印点分别记为计数点个打印点分别记

17、为计数点1、2、3、4、5。分别测。分别测出计数点出计数点1、2、3、4、5至计数点至计数点O的距离的距离(即小车的位移即小车的位移l)，并利，并利用打上点的纸带，测出打各计数点时小车的速度用打上点的纸带，测出打各计数点时小车的速度v。考点二实验数据处理考点二实验数据处理(2)功功W的大小约等于重物重力与小车位移的乘积。的大小约等于重物重力与小车位移的乘积。(3)根据根据W、v数据，在坐标纸上作出合适的图象。两次实验可数据，在坐标纸上作出合适的图象。两次实验可以在同一坐标系中作出两条图线。以在同一坐标系中作出两条图线。方案二：方案二：(1)实验数据处理时，不直接计算实验数据处理时，不直接计算W

18、和和v的数值，而只是看第的数值，而只是看第2次、次、第第3次次实验中的实验中的W和和v是第是第1次的多少倍，简化数据的测量和次的多少倍，简化数据的测量和处理。处理。(2)以橡皮筋对小车做的功以橡皮筋对小车做的功W为纵坐标，小车获得的速度为横坐为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，以第一次实验时做的功标，以第一次实验时做的功W为单位，作出图象。用为单位，作出图象。用Wv2图图象处理实验数据，比象处理实验数据，比Wv图象更加直观、明了。图象更加直观、明了。(1)平衡摩擦力不彻底或平衡过度也会造成误差。平衡摩擦力不彻底或平衡过度也会造成误差。(2)橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做的功与橡皮筋橡皮

19、筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做的功与橡皮筋的条数不成正比。的条数不成正比。(3)利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。1.“探究功与速度变化的关系探究功与速度变化的关系”的实验装置如图甲所示，当小车的实验装置如图甲所示，当小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W；当；当用用2条、条、3条、条、4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、第次、第4次次实验时，橡皮筋对小车做的功记为实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、

20、4W每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带测出。出的纸带测出。甲甲(2)如图乙所示，给出了某次实验打出的纸带，从中截取了测量小如图乙所示，给出了某次实验打出的纸带，从中截取了测量小车最大速度所用的一段纸带，测得车最大速度所用的一段纸带，测得A、B、C、D、E相邻两点间的相邻两点间的距离分别为距离分别为AB1.48 cm，BC1.60 cm，CD1.62 cm，DE1.62 cm；已知相邻两点打点时间间隔为；已知相邻两点打点时间间隔为0.02 s，则小车获得的最，则小车获得的最大速度大速度vm_m/s。(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)乙乙答案答案(1)CD(2)0.812.如图所示是某研究性学习小组的同学做探究如图所示是某研究性学习小组的同学做探究“橡皮筋做功和物橡皮筋做功和物体速度变化的关系体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形。这时，橡皮筋对小车做功记为弹出，沿木板滑行的情形。这时，橡皮筋对小车做功记为W。当用当用2条、条、3条、条、n条完全相同的橡皮筋并在一起进行第条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、次、第第3次、次、第、第n次实验时，每次橡皮筋都被拉伸到同一位置释次实验时