高中物理 第七章 机械能守恒定律 第六节 实验 本章探究功与速度变化的关系课件 新人教版必修2.ppt

第六节实验 探究功与速度变化的关系 第七章机械能守恒定律 一 实验目的1 通过实验探究功与速度变化的关系 2 体会探究的过程和所用的方法 二 实验方案方案一1 实验原理由重物通过滑轮牵引小车 当小车的质量比重物大得多时 可以把重物所受的重力当做小车受到的牵引力 如下图所示 改变重物的质量或者改变小车运动的距离 也就改变了牵引力做的功 从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系 2 实验步骤 1 按如图所示安装好实验仪器 2 平衡摩擦力 将安装有打点计时器的长木板的一端垫高 让纸带穿过打点计时器连在小车后端 不挂重物 闭合电源 轻推小车 直到打点计时器在纸带上打出间隔均匀的点为止 3 在小车中放入砝码 把纸带穿过打点计时器 连在小车后端 用细线绕过滑轮连接小车和钩码 4 将小车停在打点计时器附近 先接通电源 再释放小车 关闭打点计时器电源 5 改变钩码的数量 更换纸带重复 4 的操作 4 注意事项 1 平衡摩擦力时 不挂重物 轻推小车后 小车能做匀速直线运动 2 计算牵引力做功时 可以不必算出具体数值 只用位移的数值与符号g的乘积表示即可 方案二1 实验原理使小车在橡皮筋的作用下弹出 如下图所示 改变橡皮筋的条数 橡皮筋对小车做的功分别是一条橡皮筋做功时的相应倍数 测出小车被弹出后的速度 能够找到橡皮筋对小车做的功与小车速度的关系 2 实验步骤 1 按如图所示安装仪器 2 平衡摩擦力 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 并将测得的数据记入表格 4 换用2条 3条 4条 同样的橡皮筋做实验 并使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 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 4 注意事项 1 实验时选择粗细 形状 长度 材料完全相同的橡皮筋 2 每次实验时都让小车从同一位置由静止释放 即保证每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致 3 实验中不必测出功和速度的具体数值 只要测出以后各次实验时做的功是第一次实验时的多少倍即可 4 平衡摩擦力时 不要拴橡皮筋 但应连着纸带且接通电源 5 打出的纸带上的点间距并不都是均匀的 应选取点间距均匀部分来求小车的速度 2015 永州高一检测 用如图所示的装置 探究功与物体速度变化的关系 实验时 先适当垫高木板 然后由静止释放小车 小车在橡皮筋弹力的作用下被弹出 沿木板滑行 小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带 记录其运动情况 观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀 后面部分点迹比较均匀 回答下列问题 对实验操作的考查 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 衡摩擦力 后面部分 w与速度v的平方成正比 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 总结提升 1 为了消除摩擦力的影响 可将木板上有打点计时器的一端垫高 以小车不受其他力时能在木板上匀速运动为准 2 在用纸带计算小车获得的速度时 应该是橡皮筋恢复形变以后小车的速度 所以在纸带上应选用那些间距较大且相对均匀的点来确定小车的速度 3 本实验巧妙地回避了橡皮筋弹力做功的计算 为了 探究功与速度变化的关系 某同学做了如下实验 他让滑块在某一水平面上滑行 利用速度采集器获取其初速度v 并测量出不同初速度的最大滑行距离x 得到下表所示几组数据 实验数据的处理 1 一同学根据表中数据 作出x v图象如图甲所示 观察该图象 该同学作出如下推理 根据x v图象大致是一条抛物线 可以猜想 x可能与v2成正比 请在图乙所示坐标纸上选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜想 2 根据你所作的图象 你认为滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2的关系是 思路探究 用描点法画出x v2图象 然后由图线判断规律 解析 1 作出x v2图线如图所示 2 由图可以看出 滑块滑行的最大距离x与滑块初速度的平方v2成正比 即x v2 答案 1 见解析 2 x v2 感悟提升 图象法的优点和作图要求 1 用图象处理数据 比直接寻找w v关系更直观 2 画图线时应用平滑的曲线连接各点 不能画成折线 3 画图线时应尽可能使较多的点落在图线上 余下的点应均匀分布在图线的两侧 个别偏离图线太多的点应予以舍去 范例 2015 淮南一中高一检测 某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中 设计了如图甲所示的实验 将纸带固定在重物上 让纸带穿过电火花计时器 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oa ab bc 并根据纸带算出了a b c三点的速度分别为va 0 12m s vb 0 17m s v