高中物理 第7章 第6节实验 探究功与速度变化的关系课件 新人教版必修2.ppt

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 万有引力与航天 第七章 1 1 1集合的概念 第六节实验 探究功与速度变化的关系 第七章 1 1 1集合的概念 如图所示 让钢球从斜面上由静止滚下 打到一个小木块上 能将木块撞出一段距离 提高小球的初始高度h 小球滚下撞击木块的速度变大 木块就会被撞的远些 说明功与速度变化有着密切联系 这一节我们将通过实验探究功与速度变化的定量关系 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 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 对实验原理及实验过程的考查 1 适当垫高木板是为了 2 通过纸带求小车速度时 应使用纸带的 选填 全部 前面部分 或 后面部分 3 若实验做了n次 所用橡皮筋分别为1根 2根 n根 通过纸带求出小车的速度分别为v1 v2 vn用w表示橡皮筋对小车所做的功 作出的w v2图线是一条过坐标原点的直线 这说明w与v的关系是 解析 1 为使橡皮筋对小车做的功等于合力对小车做的功 需利用小车重力沿木板方向的分力平衡摩擦力 2 实验中需要求橡皮筋做功后小车获得的速度 所以应用纸带的后面部分 3 过原点的直线 意味着纵横坐标轴对应的两个量成正比关系 答案 1 平衡摩擦力 2 后面部分 3 w与速度v的平方成正比 下面探究 功与物体速度变化关系 的实验步骤 其合理顺序是 将小车拉至图中c处 使ab和bc间距离大致相等 接通打点计时器电源 放开小车 小车带动纸带运动 打下一系列的小点 由纸带分析求出小车通过b位置时的速度v 设第1次橡皮筋对小车做的功为w 做出w v w v2的图象 分析图象的特点 得出结论 如图所示 先固定打点计时器 在长木板的两侧a处钉两个小钉 小车放在b处挂上一根橡皮筋 即图示情况 使橡皮筋处于自由长度 用2条 3条 同样的橡皮筋进行第2次 第3次 实验 每次实验保持橡皮筋拉伸的长度不变 用同样的方法测出v2 v3 记下2w 3w 记入表格 答案 实验数据处理 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 由图象可以看出 w很可能与v2成正比 通过计算 列表如下 解析 v2 v3的数值如下表所示 w v w v2 w v3图象如图所示 由图可得力对物体做的功与速度的平方成正比 创新设计实验 解析 1 实验方案 如图固定好轨道 让其末端保持水平 让小球从轨道的某一高度h处由静止滚下 最后落在置于水平面上的白纸及复写纸上 记下小球释放点及最后落点的位置 用刻度尺测出释放点的高度h及落点p到o点的距离x 多次改变小球的释放点位置 记录并测量每次的h x的值 如图所示 汽车已成为人们外出的重要交通工具之一 评价汽车性能的主要指标有动力性 经济性 稳定性 制动性等 其中制动性主要是指在良好的路面上 汽车迅速降低车速直到停车的距离 表中记录的是汽车以不同速率行驶时 制动后所经过的距离 请根据表中的数据 用图象分析推断克服阻力做功与汽车速率变化之间的关系 解析 制动