2016-2017学年高中物理 第7章 机械能守恒定律新人教版必修2_7

成才之路 物理 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 必修 2 机械能守恒定律 第七章 第六节 实验：探究功 与速度变化的关系 第七章 学习目标定位1 课堂情景切入2 知识自主梳理3 重点难点突破4 考点题型设计5 课 时 作 业6 学习目标定位 * 探究功与物体速度变化的关系 * 能够通过实验数据的分析，总结出功与物体速度平方的正比关系 * 通过本节的探究思路，体会科学方法 课堂情景切入 知识自主梳理 1在如图所示的装置中，释放小车，拉伸的橡皮筋对小车做功，使小车获得速度。第一次实验设橡皮筋对小车所 做的功为 W，后面的实验中都保持橡皮筋的拉伸长度与第一次 _。橡皮筋的条数分别为原来的 2倍 、 3倍 ，橡皮筋对小车所做的功分别为 _W、 _W 探究思路 一致 2 3 2由纸带和打点计时器分别测出小车获得的速度 v1、 v2、 v3 3以橡皮筋对小车做的功为 _坐标 (以第一次实验时的功 W为单位 )，小车获得的速度为 _坐标，作出 W v曲线。 纵 横 一条直线 v2 1小车运动中受到阻力，小车的速度在运动中是变化的。使木板倾斜，让小车不受橡皮条的拉力时 _下滑，也就是 _摩擦力。 2橡皮条做功完毕后，小车匀速运动，则打在纸带上的点应是 _分布的，利用纸带点 _和打点计时器记录的 _求出速度。 操作的技巧 匀速 平衡掉 均匀 间距 时间 先对测量数据进行估计，或者作出 W v草图，大致判断两个量可能有什么关系。如果认为有可能是 W v2，就对每一个速度值算出它的二次方，然后以 _为纵坐标， _为横坐标作图 (不是 以 v为横坐标 )。如果这样作出的图象是 _，说明两者关系真的是 W v2 数据的 处 理 W v2 一条直线 重点难点突破 一、 实验 器材 木板、小车、橡皮筋 (若干 )、打点计时器、低压交流电源、纸带、刻度尺等。 二、 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。 四、 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。 五、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。 考点题型设计 对实验 原理及 实验过 程的考 查 (1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和 _。 (2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是 _。 A放开小车，能够自由下滑即可 B放开小车，能够匀速下滑即可 C放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可 D放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可 (3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位 置，下列说法正确的是 _。 A橡皮筋处于原长状态 B橡皮筋仍处于伸长状态 C小车在两个铁钉的连线处 D小车已过两个铁钉的连线 (4)在正确操作情况下，打在纸带上的点，并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的 _部分进行测量 (根据上面所示的纸带回答，填入相应段的字母 )。 解析： (1)打点 计时 器使用的是交流 电 源。 (2)平衡摩擦力的目的是 让 拖着 纸带 的小 车 沿木板匀速下 滑，即使小 车 的重力沿木板向下的分力与摩擦力相抵消。 (3)因 为 木板水平放置，故摩擦力没有被平衡掉，当小 车 速度最大 时 ， F弹 Ff，故橡皮筋有 弹 力， 处 于伸 长 状 态 。 (4)求速度 应 按 纸带 中小 车 匀速运 动时 所打点的部分来求 。 答案： (1)交流电源 (或学生电源 ) (2)D (3)B (4)GK(选取匀速部分均为正确 ) (1)打点计时器与学生电源按图乙连接，正确的连接是 _(填 “A”或 “B”)。 (2)关于本实验的下列要求和操作中，必须保证 _； A每根橡皮筋的粗细和原长必须尽可能相同 B用天平测量小车的质量 C每次实验时小车都必须从同一个位置由静止释放 D在接通打点计时器电源的同时释放小车 (3)实验中木板略微倾斜，这样做 _。 A是为了释放小车后，小车能匀加速下滑 B防止纸带上打点不清晰 C可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功 D可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动 (4)下图是某次实验得到的一段纸带，由此可算出小车获得的速度大小为 _m/s。 (保留两位 有效数字 ) 答案： (1)B (2)AC (3)CD (4)0.75 实验 数据 处 理方法 解析： 通 过试 探与分析，确定 W与 v的关系：先 试 探画出 W v图 象，大致判断一下 W与 v的关系，再画出其他的 图 象， 找出哪一 组 的 图 象是直 线 ，从而确定功与速度的最 终 关系。 W v图 象如下 图 所示。 解析： v2、 v3的数 值 如下表所示： W(一条橡 皮筋做 的 功作 为 功 的 单 位 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 v(m/s) 1.4 2.0 2.4 2.8 3.2 3.5