《实验：探究功与速度变化的关系》名师课件

探究：功与速度的变化关系授课教师：青海省平安县第一高级中学祁公民课标解读

1.领会实验的设计思路，经历探究学习情感体验过程；

2.知道用一根橡皮筋所做功为“单位功”，理解小车匀速运动阶段测量速度比较合理；

3.能进行实验操作，会采集实验数据，理解实验数据处理时寻找W与v关系的方法。课标解读知识精讲一、新课引入一个质量为1kg的物体无初速度放在光滑的水平面上，在水平拉力F=10N的作用下做匀加速直线运动，求t=1s时：（1）求t=1s时的末速度v。（2）求物体在t=1s内拉力F做的功。题图显隐FGFNFNGFLt总结：合力做功将会引起物体速度的变化。二、实验探究

目的：探究合力做功与速度变化的关系猜想：1.用什么实验器材测量速度？怎么测？

2.测量功需要测什么物理量，用什么实验器材测量，怎么测？

3.怎么通过一个实验同时测出速度和功呢？提示：1.测速度：打点计时器打出的纸带进行计算。2.测量功：弹力做功是变力做功，所以求解时应用倍增功代替具体数值功。用几根相同的橡皮筋拉动小车运动，

一根橡皮筋做功为W，两根橡皮筋做功为2W，三根橡皮筋做功为3W……，用倍数功代替做功的具体数值。获得的速度通过打点计时器打出的纸带计算得出.实验原理：（平衡摩擦力后）弹力做功阶段物体做加速运动弹力做功完毕阶段物体做匀速直线运动

相邻亮点间距离相等，速度相等，且速度可根据v=

x/0.02s求得，也是物体在拉力作用下获得的最大速度。xxxx平衡摩擦原理F阻FGF阻FNFF2F1注意：要想使合力做功等于拉力做功，需平衡摩擦力，方法是将远离滑轮的一端垫高，使重力沿斜面向下的分力等于摩擦力。橡皮筋小车打点计时器纸带木板铁钉实验仪器2.2.5实验操作：平衡摩擦力将小车在1根皮筋的作用下拉开一定的距离L，弹出后皮筋做的功记为W，并用纸带记录打点的情况，得到最大速度v1。第二、第三、……操作分别用2根、3根、……同样的橡皮筋，并使小车从同样的位置L被弹出，弹出后皮筋做的功为第一次的2倍、3倍、……即为：2W、3W、……，最大速度分别为v2、v3、……。优教提示打开工具栏，点击“课件素材”，选取“实验演示：探究功与速度变化的关系”2.2.6数据处理：第一条第二条第三条第四条第五条速度vv1v2v3v4v5拉力做的功WW2W3W4W5W根据纸带将测量数据填入下表在电子表格中建立W-v图像、W-v2图像、W-v3图像、W-图像，根据图像判断功W与速度v的关系。结论：功与速度的二次方成正比。能力突破【典例1】

“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图所示，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W；当用2条、3条、4条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次……实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W……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．打点计时器必须用交流电；实验必须平衡摩擦力；每次实验小车必须从同一位置由静止弹出.（1）关于该实验，下列说法正确的是______.A.打点计时器可以用干电池供电B.实验仪器安装时，可以不平衡摩擦力C.每次实验小车必须从同一位置由静止弹出D.利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出W-vm、W-vm2、W-vm3、W2-vm、W3-vm……的图象，得出合力做功与物体速度变化的关系题图显隐（2）如下图示，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A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB＝1.48cm，BC＝1.60cm，CD＝1.62cm，DE＝1.62cm；已知相邻两点打点时间间隔为0.02

s，则小车获得的最大速度vm＝_____m/s.（结果保留两位有效数字）

求小车最大速度，选用哪段纸带运算合适？0.81规律

方法

技巧

1.平衡摩擦力：将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡．方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的【典例2】

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2条、3条、…、n条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、…、第n次实验时，每次橡皮筋都被拉伸到同一位置释放．小车每次实验中获得的速度可以由打点计时器所打的纸带测出，图甲为某次（3）每次实验得到的纸带上的点分布不都是均匀的，为了测量小车最终的末速度,应选用纸带的________________部分进行测量.每相邻两点等距

（4）下面是本实验的数据记录及数据处理表.从理论上讲，橡皮筋做的功Wn与物体获得的速度vn之间的关系是Wn∝______，请你运用表中的数据在如图乙所示的坐标系中作出相应的图象，以验证理论的正确性．实验次数橡皮筋做的功Wn（J）10个等距点间距离s（m）10个等距点的时间T（s）小车末速度vn（m/s）小车速度平方vn2（m2/s2）1W1＝W0.2000.21.001.002W1＝2W0.2820.21.411.993W3＝3W0.3000.21.502.254W4＝4W0.4000.22.004.005W5＝5W0.4580.22.245.02vn2规律

方法

技巧实验常见误区：

1.不平衡摩擦力因而没有消除摩擦力对小车做功的影响；

2.不会选取纸带上间距大且均匀的点计算小车速度；

3.不清楚实验原理及数据处理技巧，认为必须测出橡皮筋具体做功的值才能验证；

4.没有