高一物理必修二7.6实验：探究功与速度变化的关系课件

1、第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律1.理解探究性实验中的探究思路、操作技巧理解探究性实验中的探究思路、操作技巧和和数据处理。数据处理。2.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。的速度。3.利用物理图象探究功与物体速度变化的关利用物理图象探究功与物体速度变化的关系。系。导入明标导入明标重力做功重力做功重力势能重力势能弹力做功弹力做功WF外力做功外力做功W弹性势能弹性势能速度速度22212121lklkPEW弹221lkEphmgWGmghEPWG = mg(h1-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

2、变化的关系 对物体做的功越多对物体做的功越多,物体的速度变化就物体的速度变化就越大越大.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.通过实验探究力对物体做的功与物体速度通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系变化的关系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探究思路探究思路1.测量对小车做的功测量对小车做的功W2.测量小车获得的速度测量小车获得的速度v3.数据处理数据处理,寻找寻找W与与v的关系的关系FTmg的条件的条件?方案一方案一:F合合FT的条件？的条件？ 平衡摩擦平衡摩擦记录数据记录数据?M车车m物物W=Fl. v用计时器测用计时器测1.橡皮筋做的

3、功橡皮筋做的功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:问题问题:橡皮筋做功是恒力做橡皮筋做功是恒力做功还是变力做功？功还是变力做功？? ?C B A? ?B要保证橡皮筋做功为整数倍需要选择什么样的橡皮要保证橡皮筋做功为整数倍需要选择什么样的橡皮筋筋?才能减少误差才能减少误差?改变橡皮筋条数后为什么要把小车拉到相同的位置释放改变橡皮筋条数后为什么要把小车拉到相同的位置释放?不这样会出现什么结果不这样会出现什么结果?橡皮筋的长度、粗细应相同橡皮筋的长度、粗细应相同每条橡皮筋每次做功相等每条橡皮筋每次做功相等实验器材实验器材:木板、小车、橡皮筋木板、小车、橡皮筋(若干）、若干）、打

4、点计时器、电源、纸带、钉子打点计时器、电源、纸带、钉子2探究过程中探究过程中,我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值?橡皮筋弹力做功不容易计算橡皮筋弹力做功不容易计算,然而改用橡皮筋的条数然而改用橡皮筋的条数,保保持小车相同的运动距离持小车相同的运动距离,则弹力的功与橡皮筋条数成正则弹力的功与橡皮筋条数成正比比.即橡皮筋对小车做的功分别为即橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W3.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越来越小的加速运动越

5、来越小的加速运动) 匀速运动匀速运动减速运动减速运动如图如图:应求小车匀速阶应求小车匀速阶段的速度段的速度.即即:弹弹力做功刚完毕时力做功刚完毕时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的精妙之处是本实验的精妙之处思考一思考一: 1.还有其他力对小车做功吗还有其他力对小车做功吗?为了使橡皮筋对小车为了使橡皮筋对小车做的功即为合力功做的功即为合力功,怎么办怎么办?GF阻阻FNFF2F1平衡摩擦平衡摩擦mgsinmgcos. tan轻推小车小车轻推小车小车能匀速运动能匀速运动应该选后段应该选后段点间距均匀的点点间距均匀的点思考二思考二:平衡摩擦力后打出点迹是怎样的？平衡摩擦

6、力后打出点迹是怎样的？我们应该选取纸袋上的哪部分点计算小车获得的速度？我们应该选取纸袋上的哪部分点计算小车获得的速度？方法方法:判断运动判断运动思考三思考三:若未平衡摩擦力若未平衡摩擦力,请定性画出所得纸带是怎样的？请定性画出所得纸带是怎样的？ABCDEFGnTsvvWV2,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.做出做出Wv的图象的图象,如果不是直线如果不是直线.做出做出Wv2的图象的图象,如果是一条直线如果是一条直线实验结论：实验结论：4.在上述实验中打出的在上述实验中打出的5 条纸带中条纸带中,分别找出小车开始分别找出小车开始近似做匀速运动的点近似做匀速运动的点,并分别

7、测出匀速运动时的速度并分别测出匀速运动时的速度v1 、v2 、v3 、v4 、v5 .3.用用2 条、条、3 条、条、4 条、条、5 条橡皮筋分别代替条橡皮筋分别代替1 条橡皮条橡皮筋重做实验筋重做实验,保证保证每次释放小车的位置相同每次释放小车的位置相同,即橡皮筋即橡皮筋被拉长的长度相同被拉长的长度相同.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,让纸带的一端夹在让纸带的一端夹在小车后端小车后端,另一端穿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装有打点计时器的一端适当垫高计时器的一端适当垫高,调整高度调整高度,直至轻推小车后使直至轻推小车后使小车小车恰能恰

8、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.将橡皮筋固定在小车前端将橡皮筋固定在小车前端.拉长橡皮筋使小车位于拉长橡皮筋使小车位于靠靠近打点计时器近打点计时器处处,记下小车位置记下小车位置.接通打点计时器电源接通打点计时器电源,释放小车释放小车.?C B Aw01W2W3W4W5W6Wv00.81.11.281.531.761.89v200.641.211.642.343.13.57在探究功与物体速度变化关系时得到在探究功与物体速度变化关系时得到w-v的一组数据如下的一组数据如下:请同学们请同学们帮该同学帮该同学分析分析W与与V间关系间关系三三.数据处理功与速度的关系数据处理功与速

9、度的关系得到的数据应怎么处理得到的数据应怎么处理?结论结论:过原点的直线过原点的直线,说明说明2wv实验目标实验目标 ： 探究功与速度变化的关系探究功与速度变化的关系实验器材实验器材 ：长木板、橡皮筋长木板、橡皮筋(若干若干)、小车、打点计时器、小车、打点计时器、橡皮筋、电源、导线、刻度尺、木板、橡皮筋、电源、导线、刻度尺、木板、 注意事项注意事项： 1橡皮筋的选择橡皮筋的选择 2平衡摩擦力平衡摩擦力 3误差分析误差分析 4橡皮筋的条数橡皮筋的条数 5实验装置的选取实验装置的选取 【例例1】在用如图所示装置做在用如图所示装置做“探究功与速度变化的关系探究功与速度变化的关系”的实验时的实验时,下

10、列说法正确的是下列说法正确的是( ) A.通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B.通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值C.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得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的最大速度D.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得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的平均速度A C2.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,可以巧妙避开这个难可以巧妙避开这个难题而不影响问题的解决题而不影响问题的解决,只需要测出每次

11、实验时橡皮筋只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次的多少倍对小车做的功是第一次的多少倍,使用的方法是使用的方法是A.用同样的力对小车做功用同样的力对小车做功,让小车通过的距离依次是让小车通过的距离依次是s、2s、3s进行第进行第1次、第次、第2次、第次、第3次次实验时实验时,力对物体力对物体做的功就是做的功就是W、2W、3W B.让小车通过相同的距离让小车通过相同的距离,第第1次力为次力为F、第、第2次次2F、第、第3次次3F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、2W、3W 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条

12、、条、2条、条、3条条同样的橡皮筋进行第同样的橡皮筋进行第1次、第次、第2次、第次、第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、2W、3W 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, 用直尺测量小车移动用直尺测量小车移动s,便便可以求出每次可以求出每次F对小车做的功对小车做的功,可控制为可控制为W、2W、3W C3.在本实验中在本实验中,小车在运动中会受到阻力作用小车在运动中会受到阻力作用,这样这样,在小车在小车沿木板滑行的过程中沿木板滑行的过程中,除橡皮筋对其做功以外除橡皮筋对其做功以外,还有阻力还有阻力做功做功,这样便会给实验带来误差这样便会给实验带

13、来误差,我们在实验中想到的办我们在实验中想到的办法是法是,使木板略微倾斜使木板略微倾斜,对于木板的倾斜程度对于木板的倾斜程度,下面说法正下面说法正确的是确的是A.木板只要稍微倾斜一些即可木板只要稍微倾斜一些即可,没有什么严格的要求没有什么严格的要求B.木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件:即重力使物即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力C.如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动,这这木板的倾斜程度是符合要求的木板的倾斜程度是符合要求的D.其实木板不倾斜其实木板不

14、倾斜,问题也不大问题也不大,因为实验总是存在误差的因为实验总是存在误差的BC4.某探究学习小组的同学欲验证某探究学习小组的同学欲验证“动能定理动能定理”，他们在，他们在实验室组装了一套如图所示的装置实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到了打另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空块、细沙当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态。若你是小的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态。若你是小组中的一位成员组中的一位成员, 要完成该项实验要完

15、成该项实验, 则则: （1）你认为还需要的实验器材有）你认为还需要的实验器材有 （2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量和沙桶的总质量应满足的应满足的实验条件实验条件是是 ，实验时首先要做的步实验时首先要做的步骤骤是是 水平实验台水平实验台滑轮滑轮小沙桶小沙桶滑块滑块细线细线打点计时器打点计时器纸带纸带长木板长木板天平，刻度尺天平，刻度尺 沙和沙桶的沙和沙桶的 总质量远小于滑块的质量，总质量远小于滑块的质量，平衡摩擦力平衡摩擦力5.某实验小组采用如图所示的装置探究某实验小组采用如图所示的装

16、置探究“动能定动能定理理”，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点针时器工作制动装置时，钩码尚未到达地面，打点针时器工作频率为频率为50 Hz实验的部分步骤如下：实验的部分步骤如下：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；在小车后端，用细线连接小车和钩码；将小车停在打点计时器附近，将小车停在打点计时器附近， , ，小车拖动纸带，打点计时器在纸，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，带上打下一列点， ；改变钩码或小车中砝码的数改变钩码或小车

17、中砝码的数量，更换纸带，重复的操作量，更换纸带，重复的操作 打点计时器打点计时器小车小车纸带纸带制动装置制动装置接通电源接通电源释放小车释放小车断开开关断开开关图图1是钩码质量为是钩码质量为0.03 kg，砝码质量为，砝码质量为0.02 kg时时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及及A、B、C、D和和E五个计数点，可获得各计数点到五个计数点，可获得各计数点到O的距离的距离测量点测量点S/cmv/(ms1)O0.000.35A1.510.40B3.200.45C_D7.150.54E9.410.60S及对应时刻小车的瞬时速及对应时刻小车的瞬时速度度v，请将，请将C点的测量结果填点的测量结果填在表在表1中的相应位置中的相应位置在上车的运动过程中，对在上车的运动过程