探究功与物体速度变化的关系.ppt

,1、弹性势能的表达式可能与哪几个物理量有关？,2、弹簧的弹性势能与弹力所做的功有什么关系？,小球从离弹簧高为h处自由下落，到A点速度为0，试分析这一过程中 （1）重力做功情况 （2）弹力做功情况 （3）重力势能的变化 （4）弹性势能的变化 （5）什么位置，动能最大 （6）什么位置，弹性势能最大,知识回顾,我们已经知道了：,重力做功WG,重力势能mgh,弹力做功WF,思考:外力做功W?,弹性势能,动能,速度,？,探究的思路,（1）探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？是否需要测出各次小车速度的具体数值？可以怎么做？ （2）每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？为什么？ （3）小车获得的速度怎样计算？ （4）实验完毕后，我们用什么方法分析橡皮筋对小车作的功和小车速度的关系？,实验：探究做功与小车速度变化的关系,实验目的：通过实验探究橡皮筋对小车做功与小车速度的关系,实验器材：橡皮筋、小车、木板、打点计时器、铁钉、刻度尺等,橡皮筋,小车,打点计时器,纸带,木板,铁钉,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,拉力和摩擦力做功,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,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,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。,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。,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,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,C B A,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Wv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。,数据处理,WV2 ，即功与物体的速度的平方成正比。,做出Wv的图象，如果不是直线。,做出Wv2的图象，如果是一条直线,实验结论：,实验实例,（电火花计时器）,实验数据,Wv图象,实验实例,实验数据,Wv2图象,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、56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：,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：,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。,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。,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。,实验目标 ： 探究功与速度变化的关系 实验器材 ： 长木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器、橡皮筋、电源、导线、刻度尺、木板 注意事项： 1橡皮筋的选择 2平衡摩擦力 3误差分析 4橡皮筋的条数 5实验装置的选取,实验小结,体会图象法在物理解题中的应用,有一只小老鼠离开洞穴沿直线前进，它的速度与到洞穴的距离成反比，当它行进到离洞穴距离为d1的甲处时速度为v1，试求： （1）老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度v2多大？ （2）从甲处到乙处要用去多少时间？,v2 d2 = v1d1,由图线下方的面积代表的物理意义可知，从d1到d2的“梯形面积”就等于从甲处到乙处所用的时间，易得,v2 = d1v1/d2,实验目的,1.通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系