第6节 实验：探究功与速度变化的关系

1、1,6 实验：探究功与速度变化的关系,2,弹性势能减少,重力势能减少,动能,重力做功,弹力做功,外力做功,速度,WGEP1EP2,W弹EP1EP2,速度,WGEP1EP2,知识回顾,一、探究目的,探究合力做功与速度变化的关系，初速度为零，实验转化为探究合力做功与末速度的关系,1.用什么实验器材测量速度？怎么测？ 2.测量功需要测什么物理量，用什么实验器材测量，怎么测？ 3.怎样通过一个实验同时测出速度和功,引导,1. 测速度：打点计时器或光电门等. 2. 测量功：利用重力做功或 用相同橡皮筋的拉力做功等,提示,钩码,小车,细绳,纸带,打点计时器,一端附有定滑轮的长木板,二、探究方案,方案一,平

2、衡摩擦,注意：要想使合力做功等于拉力做功需要平衡摩擦力，方法是将远离滑轮的一端垫高，使重力沿斜面向下的分力等于摩擦力,把木板的一端垫高，使重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡,7,方案一的原理： 本方案是怎样提供拉力的？ 研究对象是小车，由钩码提供拉力。 （2）怎样计算功和速度？ 用刻度尺测量纸带得出运动距离l,读出钩码的重力G，则有W=Gl。速度可由纸带上的点计算出。 （3）如何得到多组数据？ 保持小车质量一定，改变拉力或改变距离可得到不同的多组数据。（W.V,8,思考：方案一的原理存有什么不足？请你通过公式的推导得出减小误差的条件,对小车有：F=Ma,对钩码有：G-F=ma,消去加速度，得到牵

3、引力F和钩码重G的关系,当小车的质量比钩码的质量大很多(Mm)时,9,注意常见三种情况,10,方案一的改进：使用气垫导轨,11,橡皮筋,小车,打点计时器,纸带,木板,铁钉,方案二,方案二模拟视频,12,思考：小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮筋对小车做功,橡皮筋对小车的拉力做的功能否直接测量,橡皮筋的弹力是变力，且弹力与伸长量的关系也不严格遵守胡克定律 ，不容易计算,怎样设计实验才能解决这个问题,橡皮筋被拉伸直到恢复原长的过程中,13,解决方案 第一次用一条橡皮筋拉小车,第二次用两条完全相同的橡皮筋并联起来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋的伸长都和第一次的伸长量一样,做功W,做功2W,依次

4、类推，并联三条、四条橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做的功为3W、4W,14,思考：小车在木板上做什么性质的运动（平衡摩擦力后）,先加速后匀速再减速,我们要取的速度是哪个阶段的速度？这个速度该如何测量,橡皮筋恢复原长时小车匀速运动的速度。利用打点计时器，用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时间的比值近似计算该点的瞬时速度,15,方案二、教师实验,17,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水准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

5、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,开始阶段，两点间距持续增大，此时，小车与橡皮筋尚未分离，在弹力作用下，小车的速度增大,中间阶段，相邻两点间距基本相同，此时，小车与橡皮筋脱离，小车在斜面上运动，合力为零，保持匀速直线运动,末尾阶段，相邻两点间距持续减小，此时，小车滑出斜面，受摩擦阻力作用，速度减小,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,22,弹力做功刚完毕时

6、小车的速度,用什么方法处理数据比较直观,三、数据的处理,23,图像法处理数据,做W-v图,若为曲线,若为直线，则W与v成正比,做W-v2图,若为曲线,若为直线，则W与v2成正比,做W-v3图,为什么不做 W- 图像,24,四、采集数据 生成结论,从得到的数据可看出：W越大,v越大,实验实例,电火花计时器,实验数据,Wv图象,实验实例,实验数据,Wv2图象,数据处理,WV2 ，即功与物体的速度的平方成正比,作出Wv的图象，如果不是直线,作出Wv2的图象，如果是一条直线,实验结论,28,一、探究的思路,二、探究方案,方案一和方案二的器材、原理及注意事项,三、采集数据，生成结论,29,1.关于探究功

7、与物体速度变化的关系实验中，下列 叙述准确的是（ ）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,D,30,2.在做“探究功与物体速度变化关系”的实验时， 下列说法正确的是( ) A通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值 B通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值 C通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度（即匀速阶段的速度） D通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度,AC,31,3.在“探究力对物体做功与速度变化的关系”的 实验中每次橡皮筋的拉伸长度都保持不变，这样 每次( ) A做的功一样 B每条橡皮筋产生的弹性势能相同 C产生的动能相同 D产生的重力势能相同,B,32,4.为了计算因为橡皮筋做功而使小车获得的速度，在某次实验中某同学得到了下图所示的一条纸带，在A、B、C、D中应该