高中物理 7.22实验 探究功与速度变化的关系学案 新人教版必修2.doc

学案22实验：探究功与速度变化的关系1前面我们学过哪几种势能？_2它们的变化与什么有关？_3本章的第二节学习了功的基本知识，知道功有两个要素：力和在_功的定义式：w_.一、实验原理和实验操作1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(2)体会探究的过程和所用的方法2实验原理如图1所示，小车在橡皮筋的作用下弹出当我们用2条、3条同样的橡皮筋进行第2次、第3次实验时，每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，那么第2次、第3次实验中橡皮筋对小车做的功就是第1次的2倍、3倍如果把第1次实验时橡皮筋的功记为w，以后各次的功就是2w、3w图1由于橡皮筋对小车做功而使小车获得速度，小车速度可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出进行多次测量，得到若干组功和速度的数据以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，以第1次实验时的功w为单位，作出wv曲线分析这条曲线，可以得出橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系3实验器材平板；小车；细橡皮筋；钉子；打点计时器和纸带；低压交流电源和导线；毫米刻度尺；复写纸4实验过程(1)先把带有小钉的长木板平放在实验桌上，把打点计时器固定在木板上，再将小车放在长木板上(2)把木板的一端垫起来让木板适当倾斜，使小车能在木板上匀速运动即可(3)把纸带夹在小车上，把橡皮筋的一端固定在小车上，另一端挂在小钉上(4)拉开小车使橡皮筋伸长，记下小车此时的位置(5)接通电源，放开小车，小车在弹力的作用下带着纸带沿木板滑行，打点计时器在纸带上打下了一系列的点迹(6)用2条、3条橡皮筋重做上述实验例1某同学在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，设计了如图2甲所示的实验将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花打点计时器或电磁打点计时器，先用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方，然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点，得到的纸带如图乙所示，o点为计时器打下的第1个点，该同学对数据进行了下列处理：取oaabbc，并根据纸带算出了a、b、c三点的速度分别为va0.12 m/s，vb0.17 m/s，vc0.21 m/s.根据以上数据你能否大致判断wv2?甲乙图2二、数据处理、误差分析和注意事项1数据处理(1)速度数值的获得：实验获得的是如图3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，小车速度的表达式为v，其中t是打点计时器的振动周期即选择相邻距离基本相同的若干点来计算小车匀速时的速度图3(2)根据数据，确定w与v的关系因为图象上的直线关系最容易判断两个物理量间的关系，所以可分别试探画出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2误差分析及注意事项(1)误差分析忘记平衡摩擦力或没有完全平衡或平衡过度；橡皮筋的规格及固定时伸长的长度不完全相同；计算小车速度时，取点不准确；做图象时坐标系不合理或描点不准确(2)注意事项实验前应将木板的一端垫起以平衡摩擦力；改变橡皮筋条数做实验时，要保证每次橡皮筋拉伸的长度相同；计算小车的速度时，采用点间距分布均匀的点例2探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图4所示，实验主要过程如下：图4(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为w、2w、3w、；(2)分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3、；(3)作出wv草图；(4)分析wv图象如果wv图象是一条直线，表明wv；如果不是直线，可考虑是否存在wv2、wv3、w等关系以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是_a本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为w、2w、3w、.所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为w，用2条、3条、橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2w、3w、.b小车运动中会受到阻力，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力c某同学在一次实验中，得到一条记录纸带纸带上打出的点，两端密、中间疏出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小d根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算例3下表为按照课本上的装置进行的某一实验的测量数据，其中实验所用计时器为电火花计时器，小车质量为300 g，可用的橡皮筋有6根，从1根开始，每次增加1根小车受力的位移即橡皮筋被拉伸的长度为19 cm.根据以上数据，怎样才能找出w与v的关系？功与速度的关系v/(ms1)w/j0.000.000.801.001.102.001.283.001.534.001.765.001.896.00学案22实验：探究功与速度变化的关系答案1d本实验无需测出橡皮筋具体做功的数值，只要测出以后每次实验橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足够了，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每次实验时，橡皮筋做的功是第一次的整数倍，否则，功的数值难以确定，b错；小车运动过程中会受到阻力，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2bc3c橡皮筋的拉力是变力，只有c的说法是完全符合实验原理的4abcf左端垫高利用小车的重力沿斜面向下的分力来平衡摩擦力，减小实验误差实验中要求橡皮筋规格相同，拉伸长度相同即每个橡皮筋做功相等，所以只要通过改变橡皮筋条数就可以改变做功的数值，利用打点计时器时应该先接通电源再释放纸带当橡皮筋松驰时，即加速结束时，小车做匀速运动，此时速度即为小车获得的最大速度5(1)1.181.571.962.35274(2)0.691.231.922763.76(3)如下图所示重力做的功wg速度的平方v2速度的平方v2正比解析(1)各点速度可由公式v求出vb m/s1.18 m/s同理vc1.57 m/s，vd1.96 m/s，