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功和速度的关系 1 一 实验目的 1 探究外力对物体做功与物体速度的关系 2 通过实验数据分析 总结出做功与物体速度平方的正比关系 2 二 实验原理 1 不是直接测量对小车做功 而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W 2W 3W 2 由于橡皮筋做功而使小车获得的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 这样 进行若干次测量 就得到若干组功和速度的数据 3 以橡皮筋对小车做的功为纵坐标 小车获得的速度的平方为横坐标 作出W v2曲线 分析这条曲线 可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系 3 三 实验器材 小车 前面带小钩 100 200g砝码 长木板 在两侧适当的对称位置钉两个铁钉 打点计时器 纸带 学生电源 使用电火花计时器时不用学生电源 导线 5 6条等长的橡皮筋 刻度尺 4 四 实验步骤 1 按如图所示将实验仪器安装好 2 平衡摩擦力 在长木板的有打点计时器的一端下面垫一块木板 反复移动木板的位置 直至小车上不挂橡皮筋时 轻推小车 纸带打出的点间距均匀 即小车能匀速运动为止 5 3 先用1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 设此时橡皮筋对小车做的功为W 将这一组数据记入表格 4 用2条橡皮筋做实验 实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同 这时橡皮筋对小车做的功为2W 测出小车获得的速度v2 将数据记入表格 5 用3条 4条 橡皮筋做实验 用同样的方法测出功和速度 记入表格 四 实验步骤 6 1 测量小车的速度 实验获得如图所示的纸带 为探究橡皮筋弹力做的功和小车速度的关系 需要测量弹力做功结束时小车的速度 即小车做匀速运动的速度 应在纸带上测量的物理量 A1 A2间的距离x 小车速度的表达式是v T x T为打点计时器打点的时间间隔 五 实验数据处理 7 2 记录实验数据 把计算出的速度填入表格中并算出v2的值 五 实验数据处理 8 3 数据处理 在坐标纸上 如图所示 画出W v2图线 W 以一条橡皮筋做的功为单位 五 实验数据处理 9 六 实验误差分析 4 实验结论 从图象分析外力对物体做功与物体速度变化的关系为W v2 10 六 实验误差分析 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 3 利用打上点的纸带计算小车的速度时 测量不准带来误差 11 六 实验误差分析 12 七 实验注意事项 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区域来计算速度 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 13 4 开始实验时 小车应靠近打点计时器 并且要先接通电源再释放小车 5 选择小车时 小车质量应适当大一些 使纸带上打的点多一些 七 实验注意事项 14 例1某实验小组要探究力对物体做功与物体获得速度的关系 选取的实验装置如图所示 实验主要步骤如下 1 实验时 为使小车只在橡皮筋作用下运动 在未连接橡皮筋时将木板的左端用小木块垫起 使木板倾斜合适的角度 打开打点计时器 轻推小车 得到的纸带应该是 填 甲 或 乙 15 2 使小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出 沿木板滑行 这时橡皮筋对小车做的功为W 3 再用完全相同的2条 3条 橡皮筋作用于小车 每次由静止释放小车时橡皮筋的 填写相应实验条件 使橡皮筋对小车做的功分别为2W 3W 4 分析