高中物理 第七章 机械能守恒定律 第六节 实验：探究功与速度变化的关系课堂探究学案 新人教版必修2.doc

第六节 实验：探究功与速度变化的关系课堂探究一、注意事项1适度平衡小车受到的摩擦力。2每次实验小车都要从同一位置由静止开始运动。3应选择粗细均匀，一致性好的橡皮筋。4橡皮筋的拉伸长度要适度。5使小车挂住橡皮筋的中点，放正小车，使小车沿木板的中间线运动。二、误差分析1误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比。2平衡摩擦力不彻底或平衡过度也会造成误差。3利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。三、数据处理1速度数值的获得：实验获得的是如图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功与小车速度的关系，需要测量的是弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度。所以，应该在纸带上测量的物理量是图中a1、a3间的距离x，小车此时速度的表达式为v，其中t是打点计时器的打点周期。即选择相邻距离基本相同的若干点a1、a2、a3来计算小车匀速运动时的速度。2计算小车做的功分别为w、2w、3w时对应的v、v2、v3、的数值，填入表格。3逐一与w的一组数值对照，判断w与v、v2、v3、的可能关系或尝试着分别画出w与v、w与v2、w与v3、w与间关系的图象，找出哪一组的图象是直线，从而确定功与速度的正确关系。(1)用计算法处理实验数据：在确定了橡皮筋对小车所做的功并测出了小车获得的速度后，如果作出的w-v曲线不是一条直线，可以采用计算的方法，即根据测得的速度分别按wv2、wv3、w，算出相应的功的值，实际测得的速度与哪一种最接近，它们之间就具有哪一种关系。(2)用图象法处理实验数据：我们也可根据实验测得的数据，分别作出w-v曲线、w-v2曲线、w-v3曲线。如果哪一种图象更接近于过原点的倾斜直线，功与速度之间就是哪一种正比关系。用图象法处理数据，要比计算法更简捷而直观。【例1】 (对实验的操作及原理的考查)关于“探究功与速度变化的关系”的实验中，下列叙述正确的是()a每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值b每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致c放小车的长木板应该尽量使其水平d先接通打点计时器的电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出解析：本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了，a错。每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证以后各次实验时，橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，b错。小车运动中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，c错。实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，d正确。答案：d题后反思 理解实验原理与探究步骤是解题的基础，回答该类问题，应该围绕实验探究原理与思路，数据处理与减少误差等因素加以分析判断。【例2】 (实验数据的处理)如图所示为某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验装置，图中小车是在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为w。当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。(1)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(根据如图所示的纸带回答)；(2)下面是本实验的数据记录表。请运用表中测定的数据在如图所示的坐标系中作出相应的图象，得出的结论是_。解析：(1)应取小车达到匀速运动的区域来计算，g、j之间某一段或gj全部。(2)作出wn-v图象，如图所示。在误差允许的范围内，图线是过原点的直线，说明wn与v与正比。答案：(1)gj(只要取匀速部分均为正确)(2)见解析【例2】 (创新设计实验)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。汽车速率v/(kmh1)制动距离s/m101204401650256036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：制动过程中阻力不变，设每制动1 m，克服阻力做的功为w1、则制动4 m、16 m、25 m、36 m，克