高中物理 7.6实验精品教案 新人教版必修2.doc

76 实验：探究功与速度变化的关系精讲精练知识精讲知识点：探究做功与速度的关系外力对静止的物体做的正功越多，物体的速度就越大，其动能也就越大，研究做功与动能的关系时，必须注意以上几点：（1）为便于探究，课本介绍的实验只研究一个力（橡皮筋的弹力）做功的情况，为了将摩擦力的影响消除掉，可以将木块倾斜一定角度，利用重力的下滑力来抵消摩擦力。（2）课本介绍的实验中，弹力是个变力，而变力做功的计算较为复杂，为了改变弹力做功。采用了不同每当的系数的橡皮筋伸长相同的长度，从而使弹力做功依次为w、2w、3w这是一种巧妙的科学方法。（3）研究功速度关系采用了图象法，可比较快捷地找到功与速度的关系。在物理探究中，寻找两个物理量的关系时，当两个物理量不是线性关系（图线不是直线）时，往往用yx2、yx3、ysinx等图象做尝试，从而尽量使这些图象呈现直线趋向，进而确定两个物理量之间的关系。例1利用如图所示的装置，探究重力做功与动能的关系。所用电源打点的时间间隔为0。02s，接通电源后，重物自由不落，打点计时器记录了生物下落的过程，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量得各计数点对应刻度尺上的示数如图（图中o点是打点计时器打出的第一个点，a、b、c、d、e分别是每打两个点取的计数点；已知重物的质量为0。1kg）根据纸带计算：（1）重物从o点到b、c、d、e各点，重力做的功（g=10m/s2）；（2）重物在b、c、d、e各点时速度v的大小；（3）重物在b、c、d、e各点时速度的平方v2的大小；（4）在坐标系上做出vw图象和v2w图象；（5）从以上两个图象可得到什么结论？思路分析（1）、（2）、（3）的计算结果如下表：bcde重力做功w=mgh（j）0159028003810498v=sn+sn+1/4t（m/s）1938232527253125v2（m2/s2）37545406742697660.30 0.50 0.10 2 4 6 8 w/j 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 0.10 0.30 0.50 w/j （4）两图象如图所示：10 （5）由两图象可得，物体动能与其速度成二次函数关系，与速度的平方成正比的关系。总结1、利用图象法处理数据时，可从坐标上的点的分布，大致确定物理量之间的关系，本题中vw图象显然不是正比例关系图象，介可以估计v2w图象或v3w图象可能是正比例图象，故在此基础上作v2w图象，可以看出v2与w成正比，这种“猜想+实验”的方法是一种重要的探究方法。2、利用图象法处理数据时，数据点应尽量多一些，这样可以提高实验精度和可靠性，当数据点呈现一定的规律后用光滑的曲线连接起来，注意把不在曲线上的点均匀分布在曲线两侧，同时应剔除误差较大的数据点。3、当图象为曲线时，可通过数据变换（如本题中研究v2与w的关系），化曲为直，通过直线图象找出物理量之间的关系。思维延伸在物理新课程标准中，对科学探究和物理实验提出了如下要求：能发现物理学上的有关问题，认识发现问题和提出问题的意义；对解决问题的方式提出假设，对探究结果进行预测与假设；制定实验方案，选择所用器材，考虑实验的变量及其控制方法；科学收集数据，对实验进行分析处理（包括用列表法和图象法进行分析）得出结论，并对实验结果进行解释和描述。随着新课程改革的不断深入，相应的各级考试中必将更注重探究性试题和探究性实验。变式训练1试利用匀变速运动的公式和重力做功的计算式，推导：自由落体运动中，物体运动速度的平方与重力做的功成正比。综合拓展本节用实验方法探究做功与速度的关系，也可设计其他实验方法。例2实验：探究做功与物体速度的关系物体的动能与速度密切相关，而物体的速度又与它的受力情况有关，本题将着重探究外力做功与物体速度的关系。一、探究思路：如图所示，小车在绳子的拉力作用下滑行，由于拉力做功而获得的速度，可以由纸带和打点计时器测出，利用纸带就可以得出若干组速度和相应的功的数据。在钩码质量m远小于小车的质量m的情况下，可认为小车受到的拉力f=mg，以拉力对小车做的功w为纵坐标，小车获得的速度v为横坐标，作出vw曲线，从图象曲线可以得出v与w的关系。一、 操作技巧：1、小车在运动中受到阻力，可以使木板略微倾斜，利用小车重力的下滑分量抵消阻力，那么，木板应该倾斜到什么程度？想一想，试一试。2、纸带上的点间距不是均匀的，如何求小车在各点的速度呢？计算拉力做功时，位移的大小如何确定？为什么？二、 数据处理：1、如果作出的速度功的图象是一条直线，表明拉力做功w与小车获得的速度成正比，即wv；如果不是直线，就有可能是wv2、wv3、wv1/2等等，到底是哪一种关系呢可探究v与w的图象曲线的大致走向。2、对数据进行处理，计算出小车在各计数点的速度v的大小和相应的外力做功的数值，填入下表。数据 编号物理量123456速度v（m/s）外力做功w（j）3、利用坐标纸，将各组数据在坐标纸上标出，然后作出vw图象。4、作出vw图象后，可以看到vw图象不是直线，而二者关系很有可能是wv2，计算数据中v2和相应的外力做功w的数值填