山东省招远市第二中学高中物理 7.6实验 探究功与速度变化的关系课件 新人教版必修2.ppt

6实验 探究功与速度变化的关系 注意事项1 平衡摩擦力 将木板一端垫高 使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡 方法是轻推小车 由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动 找到木板一个合适的倾角 2 选点测速 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状态的 3 规格相同 橡皮筋规格相同时 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 误差分析1 误差的主要来源是橡皮筋的长度 粗细不一 使橡皮筋的拉力做功w与橡皮筋的条数不成正比 2 没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差 3 利用打上点的纸带计算小车的速度时 测量不准确会带来误差 例1 某学习小组做 探究功与速度变化的关系 的实验如图7 6 1所示 图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的 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 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根据打点计时器所打在纸带上的点进行计算 实验操作及注意事项 1 除了图中已有的实验器材外 还需要导线 开关 刻度尺和 选填 交流 或 直流 电源 2 实验中 小车会受到摩擦阻力的作用 可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力 则下面操作正确的是 a 放开小车 能够自由下滑即可b 放开小车 能够匀速下滑即可c 放开拖着纸带的小车 能够自由下滑即可d 放开拖着纸带的小车 能够匀速下滑即可 图7 6 1 3 若木板水平放置 小车在两条橡皮筋作用下运动 当小车速度最大时 关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置 下列说法正确的是 a 橡皮筋处于原长状态b 橡皮筋仍处于伸长状态c 小车在两个铁钉的连线处d 小车已过两个铁钉的连线 4 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7 6 2所示的纸带回答 图7 6 2 解析 1 打点计时器使用的是交流电源 2 平衡摩擦力时 应将纸带穿过打点计时器 放开拖着纸带的小车 小车能够匀速下滑即可 故d正确 3 放开小车后 小车做加速运动 当橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小时 小车的速度最大 此时橡皮筋仍处于伸长状态 b正确 4 从纸带上看 纸带的gj段打点比较均匀 所以应选用纸带的gj段进行测量 答案 1 交流 2 d 3 b 4 gj 例2 某同学利用图7 6 3甲所示装置探究力对物体做的功与物体速度变化的关系 得到了下表的数据 实验的数据处理 图7 6 3 注 每条橡皮筋拉长的长度都一样 1 由表可得出定性结论 2 设一条橡皮筋拉长到固定长度所做功为w0 大致画出橡皮筋所做的功w与小车速度v的图象 画在图乙中 3 根据以上的w v图象对w与v的关系作出初步判断 4 根据数据完成下表的空白部分 解析每条橡皮筋拉长的长度都一样 一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为w0 由做功与拉长橡皮筋条数成正比得 第2 3 4 5次拉长橡皮筋做功应分别为3w0 4w0 5w0 7w0 1 定性结论 橡皮筋做的功与小车获得的速度有关 并且做功越多 小车获得的速度越大 2 w与v的图象如图所示 3 w与v的图象很像抛物线 可能w v2 4 如下表答案见解析 例3 质量为1kg的重物自由下落 通过打点计时器在纸带上记录运动的过程 打点计时器所接电源为6v 50hz的交流电源 如图7 6 4所示 纸带上o点为重物自由下落时纸带打点的起点 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 纸带上的数据表示各计数点与o点间的距离 拓展创新实验 图7 6 4 1 求出b c d e f各点的速度并填入下表 2 求出物体下落时从o点到b c d e f各点过程中重力所做的功 并填入下表 3 适当选择坐标轴 在图7 6 5中作出物体重力做的功与物体速度的平方之间的关系图象 图中纵坐标表示 横坐标表示 由图可得重力所做的功与 成 关系 图7 6 5 2 重力做的功wb mg ob 1 9 8 70 6 10 3j 0 69j 同理wc 1 23j wd 1 92j we 2 76j wf 3 76j 3 wg v2图象如图所示 图中纵坐标表示重力做的功wg 横坐标表示物体速度的平方v2 由图可得重力所做的功与物体速度的平方成正比关系 答案见解析 一 实验原理和误差分析1 在本实验中 我们并不需要测出橡皮筋做的功到底是多少 只需测出以后各次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍 使用的方法是 a 用同样的力对小车作用 让小车通过的距离为s 2s 3s 进行第一次 第二次 第三次 实验时 力对小车做的功就是w 2w 3w b 让小车通过相同的距离 第一次力为f 第二次力为2f 第三次力为3f 实验时 力对小车做的功就是w 2w 3w c 选用同样的橡皮筋 在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致 当用1条 2条 3条 同样的橡皮筋进行第一次 第二次 第三次 实验时 橡皮筋对小车做的功就是w 2w 3w d 利用弹簧测力计测量对小车的拉力f 利用直尺测量小车在力的作用下移动的距离s 便可求出每次实验中力对小车做的功 可控制为w 2w 3w 解析本实验采用橡皮筋做功来进行实验 橡皮筋的力是变力 因此选项a b d所说的方法不可能实现 答案c 2 实验时小车在运动中会受到阻力作用 在小车沿长木板滑行的过程中 除橡皮筋对其做功外 还有阻力做功 这样便会给实验带来误差 我们在实验中想到的办法是使长木板略为倾斜 对于长木板的倾斜程度 下列说法正确的是 a 木板只要稍微倾斜一下即可 没有什么严格要求b 木板的倾斜角度在理论上应满足下面条件 即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力c 如果小车在倾斜的木板上做匀速运动 则木板的倾斜程度是符合要求的d 其实木板不倾斜 问题也不大 因为实验总是存在误差的 解析由动力学知识可以知道 要平衡摩擦力 就应使物体的重力沿斜面向下的分力等于物体受到的阻力 使小车能够做匀速运动 答案bc 3 在探究功与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7 6 6所示的纸带 这条纸带上的点两端较密 中间稀疏 出现这种情况的原因可能是 a 电源的频率不稳定b 木板的倾斜程度太大c 没有使木板倾斜或木板倾斜的程度太小d 小车受到的阻力较大 图7 6 6 解析电源频率不稳定的可能性不大 出现这一现象的原因是没有平衡阻力或平衡阻力不够 以致小车在橡皮筋作用下做加速运动 在橡皮筋恢复原长以后做减速运动 且受到的阻力较大 故选项c d正确 答案cd 二 实验操作和数据处理4 在探究功与速度变化的关系的实验中 下列说法中正确的是 a 长木板要适当倾斜 以平衡小车运动中受到的阻力b 重复实验时 虽然用到橡皮筋的条数不同 但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同c 利用纸带上的点计算小车的速度时 应选用纸带上打点最密集的部分进行计算d 利用纸带上的点计算小车的速度时 应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算 解析由于小车在运动中受到阻力 摩擦力和纸带的阻力 作用 所以要使长木板适当倾斜 以平衡小车运动中受到的阻力 选项a正确 重复实验时 为了使橡皮筋对小车所做的功与它的条数成正比 每次应使橡皮筋拉伸的长度相同 选项b正确 利用纸带上的点计算小车的速度时 由于要计算的是橡皮筋松弛后小车匀速运动的速度 所以应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算 选项c错误 d正确 答案abd 5 某实验小组的同学采用如图7 6 7所示的装置 实验中 小车碰到制动装置时 钩码尚未到达地面 用打点计时器得到一条纸带后 通过分析小车位移与速度变化的关系来研究合力对小车所做的功与速度变化的关系 图7 6 7是实验中得到的一条纸带 点o为纸带上的起始点 a b c是纸带上的三个连续的计数点 相邻两个计数点间均有4个点未画出 用刻度尺测得a b c到o的距离如图7 6 8所示 已知所用交变电源的频率为50hz 则 图7 6 7图7 6 8 1 打b点时 小车的瞬时速度vb m s 结果保留两位有效数字 2 实验中 该小组的同学画出小车位移l与速度v的关系图象如图7 6 9所示 根据该图线形