高中物理专题7.6实验：探究功与速度变化的关系(讲)(提升版)(含解析)新人教版必修2

PAGEPAGE4专题7.6实验：探究功与速度变化的关系实验目的1.探究力对物体做的功与物体速度变化的关系．2.体会探究过程和所用的方法．实验原理让橡皮筋拉动小车做功使小车的速度增加，若拉小车的橡皮筋的条数由1条变为2条、3条、…，则橡皮筋对小车做的功为W、2W、3W、…，利用打点计时器和纸带测量每次实验后小车的速度，分析每次做的功与速度的关系，总结出功与速度的关系．实验器材木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器、低压交流电源、纸带、刻度尺等.★实验步骤1．按实验要求安装好实验仪器。2．平衡摩擦力：将安装有打点计时器的长木板的一端垫起，纸带穿过打点计时器，不挂橡皮筋，闭合电源，轻推小车，打点计时器在纸带上打出间隔均匀的点。3．第一次先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋弹力对小车做功为W，并将得到的数据记入表格。4．换用2条、3条、4条……同样的橡皮筋做实验，并将橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，测出v2、v3、v4……，橡皮筋对小车做功分别为2W、3W、4W……将数据记入表格。5．分析数据，尝试做W－v，W－v2等图象，探究W、v的关系。★数据处理1．速度数值的获得：实验获得的是如图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功与小车速度的关系，需要测量的是弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度。所以，应该在纸带上测量的物理量是图中A1、A3间的距离x，小车此时速度的表达式为v＝eq\f(x,2T)，其中T是打点计时器的打点周期。即选择相邻距离基本相同的若干点A1、A2、A3…来计算小车匀速运动时的速度。2．计算小车做的功分别为W、2W、3W…时对应的v、v2、v3、eq\r(v)…的数值，填入表格。WvnW2W3W4W5Wvv2v3eq\r(v)3．逐一与W的一组数值对照，判断W与v、v2、v3、eq\r(v)…的可能关系或尝试着分别画出W与v、W与v2、W与v3、W与eq\r(v)间关系的图象，找出哪一组的图象是直线，从而确定功与速度的正确关系。★误差分析1．误差来源：一是由于忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力对实验的影响，二是橡皮筋长度、粗细不一，使得拉力及拉力的功与条数不成正比带来误差，三是纸带上所打点的间距测量也会带来误差。四是描点不准带来误差。2．减小误差的办法(1)实验前要先平衡摩擦力。(2)尽量选用同一规格的橡皮筋。(3)选用间距均匀的几个间隔，测量其总长度，求得平均速度。(4)描点时既要观察各点的位置关系，又要考虑应有的函数关系，若拉力大，小车速度大，点数少，可能使W与v呈线性关系，控制小车速度，加大纵坐标单位长度，可减小误差。★注意事项1．平衡摩擦力的方法：将木板一端垫高，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做匀速运动，找到木板的一个合适的倾角。2．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的。3．橡皮筋应选规格一样的，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。4．每次释放小车时，都要让它从同一位置由静止开始运动。5．小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。★它案设计由重物通过滑轮牵引小车，当小车的质量比重物大得多时，可以把重物所受的重力当做小车受到的牵引力，如图所示．改变重物的质量或者改变小车运动的位移，也就改变了牵引力做的功，从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系．v(m/s)1.42.02.42.83.23.53.74.0v2