6探究动能定理.doc

孝义中学高一物理必修二 主备：刘晋杰 审核:高一物理组 2011-5-107.6.实验：探究功和物体速度变化关系【学习目标】 1、领会探究功与物体速度变化关系的实验设计思路，经历探究学习的体验过程。2、理解巧妙改变做功倍数的方法。3、知道小车做匀速运动阶段测度量速比较合理。4、能进行实验操作，会采集实验数据。5、学会利用实验数据寻找w与v的关系。【教学重点】1领会探究功与速度变化的关系实验思路。2本实验中对变力做功的巧妙处理。3掌握实验结果的处理方法。【教学难点】1橡皮筋做功（变力做功）的巧妙处理2实验方案的比较选择3实验的注意事项和实验数据的处理引言：前面几节课研究了重力做功与重力势能的关系，从而确立了重力势能的表达式。探究了弹力做功与弹性势能的关系，从而确立了弹性势能的表达式。这一节和下一节我们来探究功与物体动能的关系。我们已经知道物体的动能与物体的速度有关，但我们还不能一下子就探究到功和物体动能的关系，我们先来探究力对物体做的功与物体速度变化的关系。特别应该明确的是：本节课题探究功与物体速度变化的关系中物体速度变化不是指速度的变化量，而是指速度相关量的变化量。具体讲，可能是速度一次方的变化量，也可能是速度二次方的变化量、速度三次方的变化量，还可能是速度二分之一次方的变化量。所以我们探究的方向是功与物体速度相关量变化的关系，这样，我们探究起来才不会误入歧途。既不会只探究功与物体速度变化的关系，偏离探究方向；又不会狭隘的直接探究功与物体速度二次方变化的关系，功与物体速度三次方、二分之一次方变化的关系也要探究。要看看功与物体速度相关量变化到底是什么关系。一实验方案方案一:见右图1.方案一探究的是什么样的力做功与速度变化的关系？2. 小车运动中会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？3拉力的大小怎么测？是否就等于钩码重力？ 4.用这种方案需要测量哪些物理量来探究功与速度变化之间的关系？怎样测量？方案二。见右图1探究中，我们是否需要橡皮筋做功的具体数值？2.为了达到各次实验中橡皮筋做的功成倍增加，即实现倍增，对各次实验中橡皮筋的伸长量有什么要求？你想出了什么办法？每次必须拉至相同位置，目的是保证每次实验每条橡皮筋的弹性势能相同，这样橡皮筋的条数与弹性势能成正比，使得做的功与橡皮筋的条数成正比随着橡皮筋条数的增多，做功分别为w、2W、3W3.小车运动中会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？4.纸带上的点距并不都是均匀的，应该选用哪些点来计算小车获得的速度？为什么？我们要选择点距相等的点来确定小车的速度具体做法：测出点距相等的n个点间的位移，平衡摩擦后，小车开始做加速度越来越小的加速运动，橡皮筋恢复原长后做匀速直线运动，故点迹是开始密，越来越疏，之后间距相等二，实验数据的处理（图象处理）1.作出的功速度曲线是一条直线，表明橡皮筋做的功与小车获得的速度的关系是正比例关系，即W；2.如果不是直线，就可能是W、W，甚至是W到底是哪种关系呢？先对测量结果进行估计，大致判断两个量可能是什么关系。然后分别作出W、W、W、W图象，从图象中分析判断W与的关系。三、实验实验目的：探究功与物体速度变化的关系，并通过实验学习科学探究的方法。实验器材：小车（前端带小钩）；100200的砝码；用铝合金轨道做成的斜轨道、并在斜轨道的一端的两侧适当位置对称地固定两个用于固定橡皮筋的铁夹子；电火花打点计时器及纸带；6根等长的橡皮筋。实验原理：（略）实验步骤：.安装器材，放好实验小车。把打点计时器固定在轨道的一端，将纸带穿过打点计时器的限位孔，纸带一端夹紧在小车的后端，打点计时器接电源。.平衡摩擦力。抬高木板的一端，调节木板的倾角，测量纸带点距直到相等，表明恰好平衡摩擦力。.过两钉中垂线上的适当位置作两钉的平行线，交中垂线于A点，作为小车每次运动的起始点。.使用一根橡皮筋时，将小车的前（或后）端拉到c点，接通电源，打点计时器打点，释放小车，小车离开木板前适时使小车制动，断开电源，取下纸带，选出清晰的纸带。记下点距相等后的位移，求出小车获得的速度。5.换用同样材料、粗细、长度的两根、三根、六根橡皮筋，依照第4步的方法，分别进行实验。记下各次实验中点距相等后的位移,求出小车分别获得的速度。6.以功为纵轴（用第一次橡皮筋做的功为纵轴的单位长度），以速度为横轴（可以用适当的速度值为单位长度，也可以用第一次小车的速度为横轴的单位长度），建立坐标系，用描点法作出图像，看看是否是正比例图像，若不是，功与速度的哪种相关量（的变化量）是正比的，功就与速度的这种相关量（的变化量）具有确定的函数关系。实验注意事项：必须平衡摩擦力。做法是 2.每次实验使用同一规格的橡皮筋并且每次释放滑块时的位置应相同，以保正每次实验时每条橡皮筋的弹性势能相同。打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均匀，应选点迹 的纸带来计算小车的速度。数据的记录（参考表格,）橡皮条根数W/（ms-1）/（ms-2）1122334455数据处理 ：画出W-v图象 画出的图象，寻找规律。2.坐标纸探究结论：在物体的初速度为零时功与物体速度变化的关系为：W结论推广：初速度不为零时，功与速度平方的变化量成正比。小结; 本实验用倍增思想设计，探究变力做功与速度的相关量的变化之间的关系。体现了探究过程采用的物理方法倍增方法，虽为变力做功，但橡皮条做的功，随着橡皮条数目的成倍增加功也成倍增加。这种方法的构思极为巧妙。历史上，库仑应用类似的方法发现了著名的库仑定律。当然，恒力做功时，倍增法同样适用。 例关于探究功与物体速度变化的关系实验中，下列叙述正确的是( ) A每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值 B每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致 C放小车的长木板应该尽量使其水平 D先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出 解析：本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了，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各次实验时，橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，B错小车运动中会受到阻力，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 答案：D 例某同学在探究功与物体速度变化的关系时得到了W与的一组数据，请你对这些数据进行处理，并确定w与之的关系课堂训练 1本节是一个探究性实验，探究的目的是( ) A探究力与物体运动速度的关系 B探究力与物体运动加速度的关系 C探究力对物体做的功与物体加速度变化的关系D探究力对物体做的功与物体速度变化的关系2对于橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每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用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次为、2、3 进行第1次第2次、第3次实验时，力对小车做的功就是、2w、3W、 B让小车通过相同的距离，第1次力为F，第2次力为2F、第3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l次、第2次、第3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作用下移动的距离，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2w、3W 3在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用，在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，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木板略微倾斜对于木板的倾斜程度，下面说法中正确的是( ) A木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格的要求 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如果小车在滑行的木板上能做匀速运动，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 4在探究功与物体速度变化的关系实验中作出W一v图象如图所示，符合实际的是 -( ) 5在探究功与物体速度变化关系的实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图所示的纸带，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木板倾斜程度太大 C没有使木板倾斜或倾斜角太小D小车受到的阻力较大 参考答案： 1D 2C 3BC 4C 5CD 课堂小结 通过本节探究实验，我们学会了一种巧妙的方法：橡皮筋的弹力做功不便于用公式来计算，然而改变橡皮筋的条数，保持小车相同的运动距离，则弹力功