山东省临沭第二中学高中物理 第七章 机械能守恒定律 实验：探究功与速度变化的关系学案（无答案）新人教版必修2.docVIP

课题：实验：探究功与速度变化的关系 【学习目标】（1）会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。（2）学习利用物理图象探究功与物体速度变化的关系。【学习重点】学习探究功与物体速度变化的关系的物理方法-倍增法，并会利用图象法处理数据。【学习难点】实验数据的处理方法图象法。【学习过程】目标一.探究的思路1分析与猜测(1)通过研究_做的功，我们确立了重力势能的表达式，通过分析_做的功，我们探究了弹性势能的表达式，那么，要研究动能的变化，也要从_做功开始(2)物体在力的作用下通过一段位移时，力会对物体做_，物体的_也会发生变化，所以二者之间存在联系2探究的思路(1)要探究功与物体速度变化的关系，就要改变力对物体做的功，测出力对物体做不同功时物体的_然后分析功w与速度v的关系3.实验方案方案一（见右图）：探究的是 做功与速度关系（选填“恒力”或“变力”）小车被释放后受到哪些力？哪些力对小车做功？ 由于重物通过细绳牵引小车，当小车质量 重物质量时，可以把重物所受的重力当做小车受到的牵引力。为了使达成“绳子的拉力成为小车运动过程中的合力”目的，还需要 。要如何操做？平衡摩擦的过程需要挂上纸带吗？怎样判断摩擦力被平衡掉了？要求得“方案一”中合力做的功，需要测量哪些物理量？并指出相应物理量的测量工具？ 老版本教材该方案图小车释放后做什么运动？初速度是多少？末速度如何测量？3方案二（见右图）：探究的是 做功与速度关系（选填“恒力”或“变力”）。该方案需要平衡摩擦吗？若需要，平衡的过程中是否要挂上橡皮筋呢？橡皮筋对小车拉力做功如何表示？能测出具体的数值吗？要达成：橡皮筋的条数由1条变为2条、3条时，橡皮筋对小车做功为w、2w、3w需要注意哪些因素？平衡好摩擦力后挂上橡皮筋，释放小车后小车做什么运动？初速度是多少？末速度如何测量？若实验总共做6次，得到（w、v1）（2w、v2）（3w、v3）怎样处理这些数据，从而得到结论呢？目标二：操作与作图的技巧如何平衡摩擦力？怎样测量橡皮筋对物体做功的功呢？【复杂问题的转化】需要测量小车哪一点的速度，如何测量？目标三. 数据的处理为了清晰地显示出功与速度变化的关系，数据分析时可以采用图象分析法。以功为纵轴(第一次橡皮筋做的功为纵轴的单位长度),以速度为横轴,建立坐标系,如果作出_是一条直线，表明橡皮筋做的功与小车获得的速度的关系是正比例关系，即w；如果不是直线，就可能是w、w，甚至w。因此记录实验数据时可以设计一个如图的表格.注意:实验表格的设计可以不拘形式,只要能记录相关的实验数据就行,不可强求千篇一律.实验结论：无论是通过计算法还是作图法都可以得出力对物体做的功与物体速度的平方成正比的结论，即wv2. 【典例分析】例1：如图所示，是某研究性学习小组做探究“功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形，这时，橡皮筋对小车做的功记为w。 当我们用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，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放。小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。（1）除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有 ；(填“秒表”、“天平”或“刻度尺”)（2）实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是 ；（3）每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的末速度，应选用下图所示纸带的 部分进行测量；（4）下面是本实验的数据记录表，请将第2次、第3次实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置；橡皮筋做的功10个间隔的距离x/m10个间隔的时间t/s小车获得的速度vn小车速度的平方vn21w0.2000.220.2800.230.3000.240.4000.250.4500.2（5）从理论上讲，橡皮筋做的功wn和物体速度vn变化的关系应是:wn 。请你运用数据表中测定的数据在下图所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性；以下各物理量单位均是国际基本单位。【课堂训练】1.关于“探究功与速度变化的关系”的实验中,下列叙述中正确的是()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.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出2.在“探究功与物体速度变化的关系”实验时，以下应保持不变的是（ ）a.每次实验中橡皮筋拉伸的长度 b.橡皮筋的规格c.橡皮筋的根数 d.小车的质量3. 在“探究功与物体速度变化的关系”实验中，小车会受到阻力，可以使木板倾斜作为补偿，则下面操作正确的是（ ）a.使拖着纸带的小车由静止释放，下车不下滑即可b. 使拖着纸带的小车由静止释放，下车下滑即可c.沿木板向下推拖着纸带的小车，放手后打点计时器在纸上打下的点距均匀即可d.以上说法都不对4.在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图所示的纸带，这条纸带上的点两端较密，中间疏，出现这种情况的原因可能是()a电源的频率不稳定 b木板倾斜程度太大c没有使木板倾斜或倾斜角太小 d小车受到的阻力较大5某同学想利用自由落体运动研究“功与物体速度的关系”，实验中下列四组物理量中需要直接或间接测量的量有()a重物的质量 b重力加速度c重物下落的高度 d与重物下落高度对应的重物的瞬时速度6.在做“探究功与物体速度变化关系”的实验时，下列说法正确的是()a通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值b通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值c通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度d通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度7质量为1 kg的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录下运动过程，打点计时器所接电源为6 v、50 hz的交流电源，如图所示，纸带上o点为重物自由下落时打点的起点，选取的计数点a、b、c、d、e、f、g依次间隔一个点(图中未画出)，各计数点与o点的距离依次为31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，单位为mm，重力加速度为9.8 m/s2，则 (1)求出b、c、d、e、f各