探究做功与速度变化的关系实验报告_物理_教学设计_人教版.doc

探究做功与速度变化的关系实验准备相关知识准备：1、预习课本：认真看书，了解实验要探究的内容、实验方法与实验技巧，探究实验数据的处理方法，从而找出橡皮筋做功与小车速度变化之间的关系。认真体会教材“探究的思路”所体现的科学探究的方法，以及“数据的处理”中提出的分析实验数据、找出功和速度变化关系的方法。学会这些探究问题的方法，不仅在研究物理问题时是必要的，而且也可用于研究其他学科的问题。2、本探究实验是按着如下的思路进行的：（1）改变功的大小： 采用教材图7.6-1所示实验装置，用1条、2条、3条同样的橡皮筋将小车拉到同一位置释放，橡皮筋拉力对小车所做的功依次为W、2W、3W（2）确定速度的大小 ： 小车获得的速度v可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出。（3）寻找功与速度变化的关系： 以橡皮筋拉力所做的功W为纵坐标，小车获得的速度v为横坐标，作出Wv曲线（即功速度曲线）。分析这条曲线，得出橡皮筋拉力对小车所做的功与小车获得的速度的定量关系。3、准备橡皮筋市售的成品橡皮筋（圈）粗细不一，一致性差，而且比较粗，弹力偏大，不同橡皮筋之间的弹力差异也较大，不能满足实验要求。而且比较粗，弹力偏大，用至4根以上时弹力过大，使打出的纸带点数过少，以至找不出小车不受力匀速运动时所打出的点，不适宜用在本实验中。实验时，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（选用由多根细橡皮筋组成的）。带状松紧带要仔细地剪成单股（一根橡皮筋），如果有包裹橡皮筋的纱层可以留下，以保护橡皮筋。圆柱状松紧带只要去掉外层包裹的纱线即可。3、如何平衡摩擦力？为了排除摩擦力的干扰，实验中可将木板放有打点计时器的一端垫高，让小车重力沿斜面方向的分力来平衡摩擦力。具体方法是：将木板放有打点计时器的一端垫高，脱开钩在小车上的橡皮筋，在小车尾部固定一纸带，轻推小车使小车沿木板向下运动。如果纸带上打出的点距是均匀的，说明纸带的运动是匀速的，小车重力沿斜面方向的分力就刚好平衡了小车所受的摩擦力。4、如何选择纸带上的点距确定速度？由于实验器材和每次操作过程的分散性，尤其是橡皮筋不可能做到各条之间的长度、粗细完全一致，使得每次改变橡皮筋的条数后，纸带上反映小车匀速运动阶段的点数和这些点的位置，不一定都在事先的设定点（即用1根橡皮筋拉小车时，与橡皮筋刚好处于自由长度相对应的纸带上打下的点）之后，而可能在设定点的前后。这是因为小车在几条橡皮筋拉动下运动至设定点时，各条橡皮筋可能在设定点的前、后对小车不产生拉力，从而使纸带上打出的点出现上述情况。因此，需要对纸带上的点进行分析，方法是比较设定点左右及设定点之后的若干个相邻两点间的距离是否基本相同，选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车匀速运动阶段的点，用这些点计算小车的速度。实验器材：带环扣的橡皮筋、小车、长木板、电火花打点计时器、铁钉、纸带、毫米刻度尺、坐标纸等实验探究实验目的：通过实验探究橡皮筋对小车做功与小车速度的关系实验原理：用1条、2条、3条同样的橡皮筋将小车拉到同一位置释放，橡皮筋拉力对小车所做的功依次为W、2W、3W ; 小车获得的速度v可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出；以橡皮筋拉力所做的功W为纵坐标，小车获得的速度v为横坐标，作出Wv曲线（即功速度曲线）,分析这条曲线，得出橡皮筋拉力对小车所做的功与小车获得的速度的定量关系。实验注意事项：1、实验装置的选取。2、橡皮筋的选择。3、平衡摩擦力。 5、橡皮筋的条数和每次拉伸的长度。6、纸带上待测点的选取。实验步骤：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。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。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 。实验数据记录：表-1实验次数橡皮筋做的功W位移l/m时间间隔t /s匀速运动时的速度v (m/s)匀速运动时速度的平方v2(m/s)212345依据测算数据，作出Wv图像和Wv2图像 v (m/s) v2(m/s)2 WW图-1实验结论：做功与速度的关系是 。 实验启迪实验误差分析：本探究实验的误差主要可能来源于以下三个方面： 橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比； 小车受力为0的位置，不一定在设定点； 由于小车不受拉力的位置不一定在设定点，这就使拉力功W与橡皮筋的条数不成 正比，而作图象时纵坐标的单位长度依然将功与橡皮筋的条数按正比关系取值，这样使作出的W、v各对应点的分布与函数图象发生偏离。实验练习：1、本实验为什么要平衡摩擦力？能否用本实验装置探究拉力与摩擦力的合力所做的功与小车速度变化的关系？提示 从实验目的与小车运动过程中的受力情况进行分析。2、如果实验得到的各点在Wv坐标系中大致呈现线性分布，那是什么原因？如何处理？提示 由最后的探究结果可知:Wv2，故Wv曲线应是抛物线。实验得到的各点在Wv坐标系中大致呈现线性分布，说明这些点取在了速度较大的区域，因为该抛物线在速度较大的部分其形状趋近于直线。3、 本实验作图时，为什么速度和功的坐标轴均可不必标出具体数值，而是分别用速度和功的倍数标出？4、 平衡小车所受摩擦力的方法我们在以前的学习中也曾采用过，请说说曾在何处采用过。5、 “化曲为直”是运用图象法分析物理量关系的一种有效方法。这