实验：探究功与速度变化的关系

1、6 6 实验：探究功与速度变化实验：探究功与速度变化的关系的关系弓弦做弓弦做的功与的功与箭的速箭的速度变化度变化会是什会是什么关系么关系呢？呢？射箭射箭弹性势能弹性势能重力势能重力势能动能动能重力做功重力做功弹力做功弹力做功外力做功外力做功速度速度W WG GE EP1P1E EP2P2W WF FE EP1P1E EP2P2速度速度W WG GE EP1P1E EP2P2知识回顾知识回顾1.1.理解探究功与速度变化的关系的实验原理。理解探究功与速度变化的关系的实验原理。（重（重点）点）2.2.熟练运用打点计时器等器材，完成分组实验。熟练运用打点计时器等器材，完成分组实验。3.3.会采集、处理

2、实验数据。会采集、处理实验数据。（难点）（难点）一、实验目的：一、实验目的：探究力对物体做的功与速度变化的关系探究力对物体做的功与速度变化的关系二、探究的思路：二、探究的思路：1.1.思考：（思考：（1 1）研究对象是什么？怎样测量速度？）研究对象是什么？怎样测量速度？ （2 2）建立什么坐标系？探究哪两个量的关系？）建立什么坐标系？探究哪两个量的关系？ （3 3）实验前需要调节什么？怎么调节？）实验前需要调节什么？怎么调节？ 以木板上的小车为研究对象。测量其速度时要用到打以木板上的小车为研究对象。测量其速度时要用到打点计时器或光电门等。点计时器或光电门等。以牵引力对小车做的功以牵引力对小车做

3、的功W W为纵坐标，小车获得的速度为纵坐标，小车获得的速度v v为横为横坐标，作出坐标，作出W-vW-v图像，分析图像就能了解两者的定量关系。图像，分析图像就能了解两者的定量关系。 实验前需要平衡摩擦力。实验前需要平衡摩擦力。F阻阻FGF阻阻FNFF2F1平衡摩擦力平衡摩擦力把木板的一端垫把木板的一端垫高，使重力沿斜高，使重力沿斜面向下的分力与面向下的分力与摩擦力平衡摩擦力平衡钩码钩码小车小车细绳细绳纸带纸带打点计时器打点计时器一端附有定滑轮的长木板一端附有定滑轮的长木板2.2.探究方案探究方案方案一：方案一：方案一的原理：方案一的原理：(1)(1)本方案是怎样提供拉力的？本方案是怎样提供拉力

4、的？研究对象是小车，由钩码提供拉力。研究对象是小车，由钩码提供拉力。（2 2）怎样计算功和速度？）怎样计算功和速度？用刻度尺测量纸带得出运动距离用刻度尺测量纸带得出运动距离l,读出钩码的重力读出钩码的重力G G，则有则有W=GW=Gl。速度可由纸带上的点计算出。速度可由纸带上的点计算出。（3 3）如何得到多组数据？）如何得到多组数据？改变拉力或改变距离可得到不同的多组数据。改变拉力或改变距离可得到不同的多组数据。思考：方案一的原理存在什么不足？请你通过公式的推思考：方案一的原理存在什么不足？请你通过公式的推导得出减小误差的条件。导得出减小误差的条件。对小车有：对小车有：F=Ma对钩码有：对钩码

5、有：G-F=ma消去加速度，得到牵引力消去加速度，得到牵引力F F和钩码重和钩码重G的关系的关系MFGMm11GmM当小车的质量比钩码的质量大很多当小车的质量比钩码的质量大很多(Mm)(Mm)时时FG方案一的改进：使用气垫导轨方案一的改进：使用气垫导轨气垫导轨实验气垫导轨实验橡皮筋橡皮筋小车小车打点计时器打点计时器纸带纸带木板木板铁钉铁钉方案二：方案二：思考：小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮思考：小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮筋对小车做功？筋对小车做功？橡皮筋对小车的橡皮筋对小车的拉力做的功能否拉力做的功能否直接测量？直接测量？橡皮筋的弹力是变力，橡皮筋的弹力是变力，且弹力与伸长

6、量的关系且弹力与伸长量的关系也不严格遵守胡克定也不严格遵守胡克定律律 ，不容易计算。，不容易计算。怎样设计实怎样设计实验才能解决验才能解决这一问题这一问题? ? ? ? ?C B A橡皮筋被拉伸橡皮筋被拉伸直到恢复原长直到恢复原长的过程中的过程中解决方案解决方案第一次用第一次用一条一条橡皮筋拉小车橡皮筋拉小车第二次用第二次用两条完全相同两条完全相同的橡皮筋的橡皮筋并联起来栓到小车上拉小车，且并联起来栓到小车上拉小车，且使使每条橡皮筋的伸长都和第一次每条橡皮筋的伸长都和第一次的伸长量一样的伸长量一样做功做功W W做功做功2W2W依次类推，并联依次类推，并联三条、四条三条、四条橡皮筋，且拉伸的长度

7、橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做的功为都一样，做的功为3W3W、4W4W思考：小车在木板上做什么性质的运动（平衡摩思考：小车在木板上做什么性质的运动（平衡摩擦力后）？擦力后）？先加速后匀速再减速先加速后匀速再减速我们要取的速度是哪个阶段的速度？这个速度该我们要取的速度是哪个阶段的速度？这个速度该如何测量？如何测量？橡皮筋恢复原长时小车匀速运动的速度。利用橡皮筋恢复原长时小车匀速运动的速度。利用打点计时器，用橡皮筋恢复原长时的一段位移打点计时器，用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时间的比值近似计算该点的瞬时速度与所用时间的比值近似计算该点的瞬时速度实验实验次数次数橡皮筋橡皮筋做的功做的功时间间隔时

8、间间隔t /st /s匀速运动时的速度匀速运动时的速度v /(m/sv /(m/s) )1 12 23 34 45 54WW2W3W5W弹力做功刚完毕弹力做功刚完毕时小车的速度时小车的速度. . . . . . . . . . 用什么方用什么方法处理数法处理数据比较直据比较直观观? ?三、数据的处理三、数据的处理图图像像法法处处理理数数据据做做W W- -v v图图若为曲线若为曲线若为直线，则若为直线，则W W与与v v成正比成正比做做W W- -v v2 2图图若为曲线若为曲线若为直线，则若为直线，则W W与与v v2 2成正比成正比做做W W- -v v3 3图图为什么不做为什么不做 W-

9、 图图像像? ?1v学生实验学生实验v2v3vv实验实验次数次数橡皮筋橡皮筋做的功做的功匀速运动时的速度匀速运动时的速度1 1W W0.2320.2320.0538240.0538240.0124870.0124870.4816640.4816642 22W2W0.3210.3210.1030410.1030410.0330760.0330760.5665690.5665693 33W3W0.4170.4170.1738890.1738890.0725120.0725120.6457550.6457554 44W4W0.4690.4690.2199610.2199610.1031620.103

10、1620.6848360.6848365 55W5W0.5290.5290.2798410.2798410.1480360.1480360.7273240.7273246 66W6W0.5710.5710.3260410.3260410.1861690.1861690.7556450.755645四、采集数据四、采集数据 生成结论生成结论从得到的数据可看出：从得到的数据可看出：W W越大越大,v,v越大越大实验结论：实验结论：即力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的即力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的平方成正比。平方成正比。2Wv一、探究的思路一、探究的思路二、探究方案二、探究方案

11、方案一和方案二的器材、原理及注意事项。方案一和方案二的器材、原理及注意事项。三、采集数据，生成结论三、采集数据，生成结论2Wv1.1.关于探究功与物体速度变化的关系实验中，下列关于探究功与物体速度变化的关系实验中，下列叙述正确的是（叙述正确的是（ ）A. A. 每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值数值B. B. 每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致致C. C. 放小车的长木板应该尽量使其水平放小车的长木板应该尽量使其水平D. D. 先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出先接通电源，再让小车在

12、橡皮筋的作用下弹出D D2.2.在做在做“探究功与物体速度变化关系探究功与物体速度变化关系”的实验时，的实验时，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值通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B 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 C通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程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速过程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中获得的平均速度ACAC3.3.在在“探究力对物体

13、做功与速度变化的关系探究力对物体做功与速度变化的关系”的的实验中每次橡皮筋的拉伸长度都保持不变，这样实验中每次橡皮筋的拉伸长度都保持不变，这样每次每次( () )A A做的功一样做的功一样B B每条橡皮筋产生的弹性势能相同每条橡皮筋产生的弹性势能相同C C产生的动能相同产生的动能相同D D产生的重力势能相同产生的重力势能相同B B4.4.为了计算由于橡皮筋做功而使小车获得的速度，在为了计算由于橡皮筋做功而使小车获得的速度，在某次实验中某同学得到了下图所示的一条纸带，在某次实验中某同学得到了下图所示的一条纸带，在A A、B B、C C、D D中应该选用哪个点的速度才符合要求？中应该选用哪个点的速度才符合要求？解析：解析：实验中所要求测量的速度应该是橡皮筋作用完实验中所要求