实验：探究做功与速度变化的关系11

1、6 6 探究功与物体速度变化的关系 1.通过实验探究力对物体做的功与物体通过实验探究力对物体做的功与物体 速度变化的关系速度变化的关系 2.体会探究的过程和所用的方法体会探究的过程和所用的方法 橡皮筋橡皮筋 小车小车 打点计时器打点计时器 纸带纸带 木板木板 铁钉铁钉 小组讨论，你会设计一个怎样的实验，小组讨论，你会设计一个怎样的实验， 来探究来探究做功做功和和速度变化速度变化之间的关系？之间的关系？ 小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮 筋对小车做功？筋对小车做功？ 橡皮筋对小车橡皮筋对小车 拉力做的功能拉力做的功能 否直接测量？否直接测量？ 橡皮筋的

2、弹力是变力，橡皮筋的弹力是变力， 且弹力与伸长量的关系且弹力与伸长量的关系 也不严格遵守胡克定律也不严格遵守胡克定律 ， 不容易计算。不容易计算。 ? ? ? ? ? ? C B A 橡皮筋被拉伸橡皮筋被拉伸 直到恢复原长直到恢复原长 的过程中的过程中 怎样设计实怎样设计实 验才能解决验才能解决 这一问题这一问题? ? 第一次用第一次用一条一条橡皮筋拉小车橡皮筋拉小车,设橡皮筋对小车做功设橡皮筋对小车做功 为为W 第二次用第二次用两条两条完全相同的橡皮筋并列栓到小车上完全相同的橡皮筋并列栓到小车上 拉小车，且使每条橡皮筋的伸长都拉小车，且使每条橡皮筋的伸长都和第一次的伸和第一次的伸 长量一样，

3、则橡皮筋以小车做的功为长量一样，则橡皮筋以小车做的功为2W 依次类推，并联依次类推，并联三条三条、四条四条橡皮筋，且拉伸橡皮筋，且拉伸 的长度都一样，做的功为的长度都一样，做的功为3W、4W 倍增法 小车在木板上做什么性质的运动？小车在木板上做什么性质的运动？ 先加速后匀速再减速先加速后匀速再减速 我们要取的速度是哪个阶段的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？度？这个速度该如何测量？ 橡皮筋恢复原长时的速度。利用打点计时器，橡皮筋恢复原长时的速度。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的比

4、值近似计算该点的瞬时速度 在实验中小车要受到阻力，为了使在实验中小车要受到阻力，为了使 橡皮筋的力为小车的合外力我们应橡皮筋的力为小车的合外力我们应 该怎么办？该怎么办？ 把木板的一端垫把木板的一端垫 高，使重力沿斜高，使重力沿斜 面向下的分力与面向下的分力与 摩擦力平衡摩擦力平衡 4 4、在上述实验中打出的、在上述实验中打出的5 5 条纸带中，分别找出小车条纸带中，分别找出小车 开始开始近似做匀速运动的点近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时，并分别测出匀速运动时 的速度的速度v v1 1 、v v2 2 、v v3 3 、v v4 4 、v v5 5 。 3 3、用、用2 2 条、条、3

5、 3 条、条、4 4 条、条、5 5 条橡皮筋分别代替条橡皮筋分别代替1 1 条橡条橡 皮筋重做实验，保证皮筋重做实验，保证每次释放小车的位置相同每次释放小车的位置相同，即，即 橡皮筋被拉长的长度相同。橡皮筋被拉长的长度相同。 1 1、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端 夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将平板安夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将平板安 装有打点计时器的一端适当垫高装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至，调整高度，直至 轻推小车后使小车轻推小车后使小车恰能恰能在板上在板上做匀速直线运动做匀速直线运动为止。为止。 2

6、 2、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位 于于靠近打点计时器靠近打点计时器处，处，记下小车位置记下小车位置。接通打点计接通打点计 时器电源时器电源， 释放小车释放小车。 ? ? ? ? C B A 实验实验 次数次数 橡皮筋橡皮筋 做的功做的功 位移位移 l /m 时间间隔时间间隔 t /s 匀速运动时的速度匀速运动时的速度 v /(m/s) 1 2 3 4 5 4W W 2W 3W 5W . . . . . . . . . . 弹力做功刚完毕弹力做功刚完毕 时小车的速度时小车的速度 用什么方用什么方 法处理数法处理数 据比较直据比较直 观观

7、? 做做W- -v图图 若为曲线若为曲线 若为直线，则若为直线，则W与与v成正比成正比 做做W- -v2图图 若为曲线若为曲线 若为直线，则若为直线，则W与与v2成正比成正比 做做W- -v3图图 为什么不为什么不 做做 W- - 图图? 1 v 实验次数实验次数1 12 23 34 45 5 橡皮筋个数橡皮筋个数 ( (根根) ) 1 12 23 34 45 5 对小车做功对小车做功 WW2W2W3W3W4W4W5W5W 小车获得的小车获得的 速度速度V(m/sV(m/s) ) 0.751.001.251.401.60 V V2 20.56251.001.56251.962.56 下面是某物

8、理实验小组做的实验，测出的实验数据下面是某物理实验小组做的实验，测出的实验数据 表明表明W与与 v2 成正比成正比 1、橡皮筋的选择橡皮筋的选择 2、平衡摩擦力平衡摩擦力 3、误差分析误差分析 4、橡皮筋的条数橡皮筋的条数 5、实验装置的选取实验装置的选取 1、功的测量 2、速度测量 位移相同,力不同橡皮筋法 力相同, 位移不同 重力法 打点计时器 光电门 探究力对物体做功功和速度速度变化的关系 归纳与拓展 探究牛顿第二探究牛顿第二 定律装置定律装置 验证机械能守验证机械能守 恒定律装置恒定律装置 参考实验步骤参考实验步骤 1、按图装好实验器材，把木板稍微倾斜，平衡阻力、按图装好实验器材，把木

9、板稍微倾斜，平衡阻力 2、先用一条橡皮筋做实验，把橡皮筋拉长到一定的位、先用一条橡皮筋做实验，把橡皮筋拉长到一定的位 置，理好纸带，接通电源，释放小车。置，理好纸带，接通电源，释放小车。 3、换用纸带，改用、换用纸带，改用2条、条、3条条同样的橡皮筋进行实同样的橡皮筋进行实 验，保持每次实验中橡皮筋拉长的长度相同。验，保持每次实验中橡皮筋拉长的长度相同。 4 4、由纸带算出小车获得的速度，把小车第一次获得的、由纸带算出小车获得的速度，把小车第一次获得的 功计为功计为W W，第，第2 2次，第次，第3 3次次计为计为2W2W，3W 3W 5 5、对测量数据进行估算，大致判断两个量可能的关系，、对

10、测量数据进行估算，大致判断两个量可能的关系， 然后以然后以W W为纵坐标，为纵坐标，v v，v v2 2（或其它）为横坐标作图。（或其它）为横坐标作图。 课堂练习课堂练习 1、本节是一个探究性实验，探究的目的是、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、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、探究力与物体运动加速度的关系 C、探究力对物体做功与物体加速度变化的、探究力对物体做功与物体加速度变化的 关系关系 D、探究力对物体做功与物体速度变化的关、探究力对物体做功与物体速度变化的关 系系 D 课堂练习课堂练习 2、对橡皮筋做的功来说，直接测量是有困

11、难的，我们可以、对橡皮筋做的功来说，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的多少倍，使用的次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次的多少倍，使用的 方法是方法是 A、用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次是、用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次是s、 2s、3s进行第进行第1 1次、第次、第2 2次、第次、第3 3次次实验时，力对实验时，力对 物体做的功就是物体做的功就是W W、2W2W、3W 3W B B、让小车通过相同的距离，第、让小车通过相同的距离，第1 1

12、次力为次力为F F、第、第2 2次力为次力为2F2F、第、第 3 3次力为次力为3F3F实验时，力对小车做的功就是实验时，力对小车做的功就是W W、2W2W、 3W 3W C C、选用相同的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保、选用相同的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保 持一致，当用持一致，当用1 1条、条、2 2条、条、3 3条条同样的橡皮筋进行第同样的橡皮筋进行第1 1次、次、 第第2 2次、第次、第3 3次次实验时，橡皮筋对物体做的功就是实验时，橡皮筋对物体做的功就是W W、 2W2W、3W 3W D D、利用弹簧秤测量对小车的拉力、利用弹簧秤测量对小车的拉力F F，利用直尺测量

13、小车在力，利用直尺测量小车在力 作用下移动的距离作用下移动的距离s s，便可以求出每次实验中力对小车做，便可以求出每次实验中力对小车做 的功，可控制为的功，可控制为W W、2W2W、3W 3W C 课堂练习课堂练习 3、在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用，这样，、在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用，这样， 在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，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，对于木板的倾验中想到的办法是，使木板略微倾斜，对于木板的倾

14、 斜程度，下面说法正确的是斜程度，下面说法正确的是 A、木板只要稍微倾斜一些即可，没有什么严格的要求、木板只要稍微倾斜一些即可，没有什么严格的要求 B、木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件：即重力、木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件：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、如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动，、如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动， 这木板的倾斜程度是符合要求的这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、其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在 误差的误差的 B

15、C 课堂练习课堂练习 4、 有一只小老鼠离开洞穴沿直线前进，有一只小老鼠离开洞穴沿直线前进， 它的速度与到洞穴的距离成反比，当它的速度与到洞穴的距离成反比，当 它行进到离洞穴距离为它行进到离洞穴距离为d d1 1的甲处时速的甲处时速 度为度为v v1 1，试求：，试求： （1 1）老鼠行进到离洞穴距离为）老鼠行进到离洞穴距离为d d2 2的乙处的乙处 时速度时速度v v2 2多大？多大？ （2 2）从甲处到乙处要用去多少时间？）从甲处到乙处要用去多少时间？ 体会图象法在物理解题中的应用体会图象法在物理解题中的应用 解析：（解析：（1）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反 比，得比，得v2 d2