探究功与物体速度变化的关系

关于探究功与物体速度变化的关系第一页，共二十五页，2022年，8月28日

木板、小车、橡皮筋(若干）、打点计时器、电源、纸带、钉子2枚探究的器材第二页，共二十五页，2022年，8月28日探究的思路1、测量橡皮筋对小车做的功W

2、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v

3、数据处理，寻找W与v的关系第三页，共二十五页，2022年，8月28日如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力。思考小车在运动过程中，有哪些力做功？把木板的一端垫高，使重力沿斜面向下的力与摩擦力平衡F阻FGF阻FN拉力和摩擦力做功FF2F1第四页，共二十五页，2022年，8月28日1、小车在木板上运动过程中，哪一阶段橡皮筋对小车做功？这个功能否直接求解？问题1方案一：第一次，橡皮筋拉长一定距离做功W

第二次，可把橡皮筋拉长为原来的2倍，做功为2W。方案二：第一次用一条橡皮筋拉小车，第二次用两条完全相同的橡皮筋并联起来，栓到小车上拉小车，且两次使每条橡皮筋伸长是一样的，这样就可以使第二次的功的功为第一次功的两倍，利用倍数关系可以巧妙地避开直接测量变力做功的问题第五页，共二十五页，2022年，8月28日利用倍数关系可以巧妙地避开直接测量变力做功的问题1、探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？

橡皮筋的弹力做功不不容易计算，然而改用橡皮筋的条数，保持小车相同的运动距离，则弹力功的大小与橡皮筋的条数成正比。即，橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W……这是本实验的精妙之处第六页，共二十五页，2022年，8月28日问题2每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？

我们由问题一可以知道：为了使弹力功的大小与橡皮筋的条数成正比，因此，每次拉长橡皮筋的长度应该相等。第七页，共二十五页，2022年，8月28日问题3小车获得的速度怎样计算？

由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出。而且测量小车的速度一定是小车匀速运动时速度。即小车的末速度。

第八页，共二十五页，2022年，8月28日问题2应该采用那些点距来计算小车的速度？..........

小车的运动情况：变加速直线运动（加速度越来越小的加速运动）匀速运动减速运动如图：我们应该求小车匀速阶段的速度。即：弹力做功刚完毕时小车的速度第九页，共二十五页，2022年，8月28日

例:为研究功与物体速度变化的关系，在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带,（1）应选哪些点间距进行测量？（2）怎样根据测得的数据进行确定小车的速度？

........

ABCDEFG（1）选用DG段（2）V=LDG/tDG第十页，共二十五页，2022年，8月28日4、在上述实验中打出的5条纸带中，分别找出小车开始近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时的速度v1、v2、v3、v4、v5。3、用2条、3条、4条、5条橡皮筋分别代替1条橡皮筋重做实验，保证每次释放小车的位置相同，即橡皮筋被拉长的长度相同。1、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将平板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后使小车恰能在板上做匀速直线运动为止。2、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记下小车位置。接通打点计时器电源，释放小车。实验过程??CBA第十一页，共二十五页，2022年，8月28日问题4实验完毕后，我们用什么方法分析橡皮筋对小车做的功和小车速度变化的关系？

先对测量数据进行估算，或者做出W—v的图象，分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得速度的定量关系。第十二页，共二十五页，2022年，8月28日数据处理W∝V2，即功与物体的速度的平方成正比。做出W—v的图象，如果不是直线。做出W—v2的图象，如果是一条直线实验结论：第十三页，共二十五页，2022年，8月28日实验实例（电火花计时器）v/(m·s－1)

W

0.00

0

0.80

1

1.10

2

1.28

3

1.53

4

1.76

5

1.89

6实验数据W—v图象第十四页，共二十五页，2022年，8月28日v2/(m2·s－2)

W

0.00

0

0.64

1

1.21

2

1.64

3

2.34

4

3.10

5

3.57

6实验实例实验数据W—v图象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第十五页，共二十五页，2022年，8月28日课堂练习1、本节是一个探究性实验，探究的目的是A、探究力与物体运动速度的关系B、探究力与物体运动加速度的关系C、探究力对物体做功与物体加速度变化的关系D、探究力对物体做功与物体速度变化的关系D第十六页，共二十五页，2022年，8月28日课堂练习2、对橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的，我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，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，使用的方法是A、用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次是s、2s、3s……进行第1次、第2次、第3次……实验时，力对物体做的功就是W、2W、3W……B、让小车通过相同的距离，第1次力为F、第2次力为2F、第3次力为3F……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……C、选用相同的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时，橡皮筋对物体做的功就是W、2W、3W……D、利用弹簧秤测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离s，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W……C第十七页，共二十五页，2022年，8月28日课堂练习3、在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用，这样，在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是，使木板略微倾斜，对于木板的倾斜程度，下面说法正确的是A、木板只要稍微倾斜一些即可，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：即重力使物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，这木板的倾斜程度是符合要求的D、其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的BC第十八页，共二十五页，2022年，8月28日实验回顾1、长木板，两侧适当的对称位置钉两个铁钉2、小车（前面带小钩）3、砝码（应该使小车的质量大些）4、5～6条等长的橡皮筋5、打点计时器及纸带6、学生电源及导线7、刻度尺本节实验需要的器材有：第十九页，共二十五页，2022年，8月28日操作技巧1、小车在木板上运动时会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？2、测量橡皮筋拉力做功时利用倍数关系巧妙地避开直接测量变力做功的问题（但必须注意实验时，每次拉长橡皮筋的长度应该相等。3、纸带上的点距并不都是均匀的，应该采用那些点距来计算小车的速度？为什么？学生分组实验，并思考下面的问题：

第二十页，共二十五页，2022年，8月28日误差分析误差是不可避免的，但我们可以尽量减少它。我们需要注意：

1、准备橡皮筋

市售的橡皮筋规格不满足实验要求，而且用至4根以上时弹力过大，使打出的纸带点数过少，以致找不出小车在不受弹力做匀速时所打出的点。可以选择服装中使用的多股橡皮筋的松紧带，外形有带状和圆柱状。

2、实验时可用6根橡皮筋，打出6条纸带，连同O点可以有7个点，在描绘曲线时比较容易判断曲线的性质。第二十一页，共二十五页，2022年，8月28日误差分析误差是不可避免的，但我们可以尽量减少它。我们需要注意：3、在长木板上，小车、铁钉、打点计时器的位置应调整适当，以保证打在纸带上的点便于处理，求出小车运动的速度。4、平衡摩擦力时，可使木板略微倾斜，作为补偿。第二十二页，共二十五页，2022年，8月28日误差分析误差是不可避免的，但我们可以尽量减少它。我们需要注意：5、小车的质量较小，当用多条橡皮筋时，打出的点过少，应改用质量稍大的小车（或可加砝码），以保证打出的点便于处理。6、纸带上的点并不是均匀的，应该选用点迹均匀的部分来确定小车的速度。第二十三页，共二十五页，2022年，8月28日实验目标