2013高中物7-6 实验 探究功与速度变化的关系同步 ppt课件

1、第六节实验：探求功与速度变化的关系第六节实验：探求功与速度变化的关系一、实验目的一、实验目的体验和阅历探求功与速度变化体验和阅历探求功与速度变化(或动能变化或动能变化)关系过程关系过程二、实验原理二、实验原理让橡皮筋拉动小车运动一定的位移，经过改动橡皮筋的让橡皮筋拉动小车运动一定的位移，经过改动橡皮筋的条数，改动拉力功的大小，看功的大小与物体速度条数，改动拉力功的大小，看功的大小与物体速度(或动能或动能)的变化成怎样的关系的变化成怎样的关系三、实验器材三、实验器材木板、小车、橡皮筋、打点计时器木板、小车、橡皮筋、打点计时器(或电火花计时器或电火花计时器)、电源、纸带等电源、纸带等四、实验步骤四

2、、实验步骤1按如下图安装好实验仪器按如下图安装好实验仪器2第一次先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带第一次先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋弹力对小车做功为，设此时橡皮筋弹力对小车做功为W，并将得到的数据记入表格，并将得到的数据记入表格3换用换用2条、条、3条、条、4条条同样的橡皮筋做实验，并使同样的橡皮筋做实验，并使橡皮筋拉伸的长度都和第一次一样，测出橡皮筋拉伸的长度都和第一次一样，测出v2、v3、v4橡橡皮筋对小车做功分别为皮筋对小车做功分别为2W、3W、4W将数据记入表格将数据记入表格4分析数据，尝试作分析数据，尝试作Wv、

3、Wv2等图象，探求等图象，探求W、v的的关系关系五、数据处置五、数据处置1橡皮筋弹力的功的计算橡皮筋弹力的功的计算由于橡皮筋弹力随其形变量而变，橡皮筋对小车的功无由于橡皮筋弹力随其形变量而变，橡皮筋对小车的功无法用公式定量计算本实验巧妙地逃避了功的计算假设一法用公式定量计算本实验巧妙地逃避了功的计算假设一条橡皮筋对小车做功为条橡皮筋对小车做功为W，那么两条橡皮筋对小车做的功就，那么两条橡皮筋对小车做的功就是是2W，三条橡皮筋对小车做功为，三条橡皮筋对小车做功为3W，依次类推，各次实验，依次类推，各次实验中橡皮筋对小车的功都可以用中橡皮筋对小车的功都可以用W的倍数来表达的倍数来表达3功与速度关系

4、功与速度关系(1)经过试探与分析，确定经过试探与分析，确定W与与v的关系的关系由于图象上的直线关系最容易判别两个物理量间的关由于图象上的直线关系最容易判别两个物理量间的关系，所以可分别试探画出系，所以可分别试探画出W与与v、W与与v2、W与与v3、W与间关与间关系的图象，找出哪一组的图象是直线，从而确定功与速度的系的图象，找出哪一组的图象是直线，从而确定功与速度的正确关系正确关系(2)描点时既要察看各点的位置关系，又要思索应有的函描点时既要察看各点的位置关系，又要思索应有的函数关系，假设拉力大，小车速度大，点数少，能够使数关系，假设拉力大，小车速度大，点数少，能够使W与与v成成线性关系，控制小

5、车速度，加大纵坐标单位长度，可减少误线性关系，控制小车速度，加大纵坐标单位长度，可减少误差差六、本卷须知六、本卷须知1本实验是利用橡皮筋的多少表示橡皮筋做功的大小，本实验是利用橡皮筋的多少表示橡皮筋做功的大小，不需求求出每次做功的详细数值，因此所选用的橡皮筋要长不需求求出每次做功的详细数值，因此所选用的橡皮筋要长度、粗细一样度、粗细一样2为了减小小车在运动中因受摩擦力带来的误差，可在为了减小小车在运动中因受摩擦力带来的误差，可在长木板有打点计时器的一端下面垫一块木块，反复挪动木块长木板有打点计时器的一端下面垫一块木块，反复挪动木块位置，直至小车在斜面上向下运动时可以坚持匀速直线运位置，直至小车

6、在斜面上向下运动时可以坚持匀速直线运动，此时重力沿斜面方向的分力与摩擦力平衡，这样可以消动，此时重力沿斜面方向的分力与摩擦力平衡，这样可以消除摩擦力的影响除摩擦力的影响3在用纸带确定由于橡皮筋做功而使小车获得的速度在用纸带确定由于橡皮筋做功而使小车获得的速度时，应该是橡皮筋恢复形变以后小车的速度，所以在纸带上时，应该是橡皮筋恢复形变以后小车的速度，所以在纸带上应选用那些间距较大，且相对均匀的点来确定小车的速度应选用那些间距较大，且相对均匀的点来确定小车的速度七、误差分析七、误差分析误差来源：一是由于忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩误差来源：一是由于忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力对实验的影响；

7、二是橡皮筋长度、粗细不一，使得拉力擦力对实验的影响；二是橡皮筋长度、粗细不一，使得拉力及拉力的功与条数不成正比带来误差；三是纸带上点的间距及拉力的功与条数不成正比带来误差；三是纸带上点的间距丈量也会带来误差丈量也会带来误差八、实验结论八、实验结论经过作图发现经过作图发现Wv2图近似是一条直线，阐明图近似是一条直线，阐明Wv2.某学习小组做探求某学习小组做探求“合力做的功和物体速度变化合力做的功和物体速度变化的关系的实验，如下图，图中小车是在一条橡皮筋的作用的关系的实验，如下图，图中小车是在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的

8、功记为W，当用当用2条、条、3条条n条完全一样的橡皮筋并在一同进展第条完全一样的橡皮筋并在一同进展第2次、次、第第3次次第第n次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都坚次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都坚持一致每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸持一致每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出带测出(1)除了图中已有的实验器材外，还需求导线、开关、刻除了图中已有的实验器材外，还需求导线、开关、刻度尺和度尺和_(2)木板倾斜的目的是为了木板倾斜的目的是为了_(3)假设木板程度放置，小车在两条橡皮筋的作用下运假设木板程度放置，小车在两条橡皮筋的作用下运动，当小车速度最大时，关

9、于橡皮筋所处的形状与小车所在动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的形状与小车所在的位置，以下说法正确的选项是的位置，以下说法正确的选项是_A橡皮筋处于原长形状橡皮筋处于原长形状B橡皮筋仍处于伸长形状橡皮筋仍处于伸长形状C小车在两个铁钉的连线处小车在两个铁钉的连线处D小车已过两个铁钉的连线小车已过两个铁钉的连线(4)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了丈量小车获得的速度，应选用纸带的的，为了丈量小车获得的速度，应选用纸带的_部分进展丈量部分进展丈量(根据如下图的纸带回答根据如下图的纸带回答)；(5)下面是本实验的数据记录表：下面是本实验

10、的数据记录表：物理量物理量数据数据次数次数橡皮橡皮筋做筋做的功的功10个间隔个间隔间隔间隔x(m)10个间隔个间隔时间时间T(s)小车获得小车获得的速度的速度vn(m/s)小车速度小车速度的平方的平方v(m2/s2)1W0.288 00.21.442.0722W0.417 60.22.094.3633W0.489 60.22.455.9944W0.590 40.22.958.7155W0.648 00.23.2410.50从实际上讲，橡皮筋做的功从实际上讲，橡皮筋做的功Wn和物体速度和物体速度vn变化的关变化的关系应是系应是Wn_.请运用表中测定的数据在图中所示的请运用表中测定的数据在图中所示

11、的坐标纸中作出相应的图象，并验证实际的正确性坐标纸中作出相应的图象，并验证实际的正确性解析：解析：(1)要使打点计时器任务，还需求有电源要使打点计时器任务，还需求有电源(2)木板倾斜的目的是为了使小车重力沿斜面方向的分力木板倾斜的目的是为了使小车重力沿斜面方向的分力与摩擦力平衡，简单说就是平衡摩擦力与摩擦力平衡，简单说就是平衡摩擦力(3)假设木板程度放置，小车速度最大时橡皮筋的拉力与假设木板程度放置，小车速度最大时橡皮筋的拉力与摩擦力相等，那么此时橡皮筋仍处于伸长形状，小车未到达摩擦力相等，那么此时橡皮筋仍处于伸长形状，小车未到达两铁钉连线，所以正确选项为两铁钉连线，所以正确选项为B.(4)计

12、算小车获得的速度应在小车匀速运动阶段，因此应计算小车获得的速度应在小车匀速运动阶段，因此应取取GK段进展计算段进展计算(5)从实际上讲，橡皮筋做从实际上讲，橡皮筋做的功的功Wn和物体速度和物体速度vn变化的变化的关系应是关系应是Wnv.为了验证这个为了验证这个实际的正确性，取实际的正确性，取Wn为纵坐为纵坐标，标，v为横坐标，用描点法作出为横坐标，用描点法作出图线如下图，在误差允许的范图线如下图，在误差允许的范围内，图象是经过原点的一条围内，图象是经过原点的一条直线，阐明直线，阐明Wn与与v成正比成正比【题后总结】描点作图的留意问题：【题后总结】描点作图的留意问题：(1)合理选取横、纵坐标合理

13、选取横、纵坐标(普通应使图线实际上为不断普通应使图线实际上为不断线线)；(2)合理选取标度，根据标题中所给数据选取标度使所作合理选取标度，根据标题中所给数据选取标度使所作图线大致占满整个坐标纸；图线大致占满整个坐标纸；(3)画直线画直线(或光滑曲线或光滑曲线)时要使各时要使各点均匀分布在图线的两侧，并尽量接近图线；点均匀分布在图线的两侧，并尽量接近图线；(4)能区清楚显能区清楚显误点并排除误点并排除【针对训练】【针对训练】1.以下图中所示为与小车相连，穿过打点以下图中所示为与小车相连，穿过打点计时器的一条纸带，纸带上的点距并不都是均匀的，下面说计时器的一条纸带，纸带上的点距并不都是均匀的，下面

14、说法中正确的选项是法中正确的选项是()纸带的左端是与小车相连的纸带的左端是与小车相连的纸带的右端是与小车相连的纸带的右端是与小车相连的利用利用E、F、G、H、I、J这些点之间的间隔来确定小这些点之间的间隔来确定小车的速度车的速度利用利用A、B、C、D这些点之间的间隔来确定小车的速这些点之间的间隔来确定小车的速度度ABC D解析：小车先加速后匀速，加速时速度小，点子密集，解析：小车先加速后匀速，加速时速度小，点子密集，故纸带右端与小车相连，确定小车速度时，小车应匀速运故纸带右端与小车相连，确定小车速度时，小车应匀速运动，故应该用动，故应该用A、B、C、D点确定小车速度，应选点确定小车速度，应选B

15、.答案：答案：B某同窗在某同窗在“探求功与速度变化的关系实验中，探求功与速度变化的关系实验中，设计了如下图的实验将纸带固定在重物上，让纸带穿过电设计了如下图的实验将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器先用手提着纸带，使重物静止在接近计时器的火花计时器先用手提着纸带，使重物静止在接近计时器的地方然后接通电源，松开纸带，让重物自在下落，计时器地方然后接通电源，松开纸带，让重物自在下落，计时器就在纸带上打下一系列小点得到的纸带如下图，就在纸带上打下一系列小点得到的纸带如下图，O点为计点为计时器打下的第时器打下的第1个点，该同窗对数据进展了以下处置：取个点，该同窗对数据进展了以下处置：取OAABB

16、C，并根据纸带算出了，并根据纸带算出了A、B、C三点的速度分别为三点的速度分别为vA0.12 m/s，vB0.17 m/s，vC0.21 m/s.根据以上数据他能否大致判别根据以上数据他能否大致判别Wv2?也可根据也可根据Wv2图象来判别，如图图象来判别，如图答案：见解析答案：见解析【题后总结】【题后总结】(1)寻求物理量间关系常用作图法寻求物理量间关系常用作图法(2)为直观寻求物理量间关系，应合理选取坐标来表示物为直观寻求物理量间关系，应合理选取坐标来表示物理量，使图线为直线理量，使图线为直线【针对训练】【针对训练】 2.某同窗利用如下图安装探求功与速度变某同窗利用如下图安装探求功与速度变化

17、关系，知重锤质量为化关系，知重锤质量为m，当地重力加速度为，当地重力加速度为g.如下图，打如下图，打点时间间隔为点时间间隔为T，该同窗让重锤拖着纸带由静止下落，得到，该同窗让重锤拖着纸带由静止下落，得到一条纸带如图，其中一条纸带如图，其中O点为初始位置，点为初始位置，A、B、C、D、E各点各点到到O点的间隔分别为点的间隔分别为h1，h2，h3，h4，h5.那么：那么：(1)从开场到从开场到C点，重力对重物做功为点，重力对重物做功为_(2)物体在打物体在打C点时速度为点时速度为_1关于探求功与物体速度变化的关系实验中，以下表达关于探求功与物体速度变化的关系实验中，以下表达正确的选项是正确的选项是

18、()A每次实验必需设法算出橡皮筋对小车做功的详细数每次实验必需设法算出橡皮筋对小车做功的详细数值值B每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要坚持一致每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要坚持一致C放小车的长木板应该尽量使其程度放小车的长木板应该尽量使其程度D先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出先接通电源，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功的详细数值，只解析：本实验没有必要测出橡皮筋做功的详细数值，只需测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足需测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足够了，选项够了，选项A错每次实验橡皮筋拉伸的长度必需坚持一错每次实验

19、橡皮筋拉伸的长度必需坚持一致，只需这样才干保证以后各次实验时橡皮筋做的功是第一致，只需这样才干保证以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次的整数倍，否那么，功的数值难以测定，选项次的整数倍，否那么，功的数值难以测定，选项B错小车错小车运动中会遭到摩擦阻力，应使木板倾斜到一定程度以平衡摩运动中会遭到摩擦阻力，应使木板倾斜到一定程度以平衡摩擦力，从而减小误差，选项擦力，从而减小误差，选项C错实验时，应该先接通电错实验时，应该先接通电源，让打点计时器开场任务，然后再让小车在橡皮筋的作用源，让打点计时器开场任务，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，选项下弹出，选项D正确正确答案：答案：D2在教材实验中，小车会

20、遭到阻力，可以使木板略微倾在教材实验中，小车会遭到阻力，可以使木板略微倾斜作为补偿，那么下面操作正确的选项是斜作为补偿，那么下面操作正确的选项是()A放开小车，可以自在下滑即可放开小车，可以自在下滑即可B放开小车，可以匀速下滑即可放开小车，可以匀速下滑即可C放开拖着纸带的小车，可以自在下滑即可放开拖着纸带的小车，可以自在下滑即可D放开拖着纸带的小车，可以匀速下滑即可放开拖着纸带的小车，可以匀速下滑即可解析：为了找到弹力做的功与物体获得的速度的关系，解析：为了找到弹力做的功与物体获得的速度的关系，根据控制变量法，必需尽量防止其他力做功，或使其他力根据控制变量法，必需尽量防止其他力做功，或使其他力

21、(当当然包括纸带对小车的阻力然包括纸带对小车的阻力)做的总功为零，所以正确选项为做的总功为零，所以正确选项为D.答案：答案：D3某同窗想利用自在落体运动某同窗想利用自在落体运动“探求功与速度变化的关探求功与速度变化的关系，实验中，以下四组物理量中需求直接或间接丈量的量系，实验中，以下四组物理量中需求直接或间接丈量的量有有()A重锤的质量重锤的质量B重力加速度重力加速度C重锤下落的高度重锤下落的高度D与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度解析：物体受力不变，可以利用下落高度关系代表功的解析：物体受力不变，可以利用下落高度关系代表功的关系，所以必需丈量下落高度，再利用

22、下落高度计算对应各关系，所以必需丈量下落高度，再利用下落高度计算对应各点的瞬时速度，故点的瞬时速度，故C、D对，对，A、B错错答案：答案：CD4如下图，小车的运动情况可描画为：如下图，小车的运动情况可描画为：A、B之间为之间为_运动，运动，C、D之间为之间为_运动在探求功与速度关运动在探求功与速度关系的实验中运用系的实验中运用_段测速度段测速度解析：纸带上的数据反映了小车的运动情况由解析：纸带上的数据反映了小车的运动情况由A到到B之之间可以看出，相邻两点间的位移越来越大，阐明间可以看出，相邻两点间的位移越来越大，阐明A到到B这一段这一段时间内小车所做的运动为加速运动，而时间内小车所做的运动为加

23、速运动，而C、D之间各时间间隔之间各时间间隔内的位移相等，故内的位移相等，故C、D之间小车的运动可看做匀速直线运之间小车的运动可看做匀速直线运动，所以测速度运用动，所以测速度运用CD段段答案：加速匀速直线答案：加速匀速直线CD5某同窗为探求某同窗为探求“恒力做功与物体动能改动的关系，恒力做功与物体动能改动的关系，设计了如下实验，他的操作步骤是：设计了如下实验，他的操作步骤是：摆好实验安装如下图摆好实验安装如下图将质量为将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近，并按住的小车拉到打点计时器附近，并按住小车小车在质量为在质量为10 g、30 g、50 g的三种钩码中，他挑选的三种钩码中，他挑选了一

24、个质量为了一个质量为50 g的钩码挂在拉线的挂钩的钩码挂在拉线的挂钩P上上释放小车，翻开电磁打点计时器的电源，打出一条纸释放小车，翻开电磁打点计时器的电源，打出一条纸带带(1)在多次反复实验得到的纸带中取出自以为称心的一在多次反复实验得到的纸带中取出自以为称心的一条，经丈量、计算，得到如下数据：条，经丈量、计算，得到如下数据：第一个点到第第一个点到第N个点的间隔为个点的间隔为40.0 cm.打下第打下第N点时小车的速度大小为点时小车的速度大小为1.00 m/s.该同窗将该同窗将钩码的重力当做小车所受的拉力，算出拉力对小车做的功为钩码的重力当做小车所受的拉力，算出拉力对小车做的功为_J，小车动能的增量为，小车动能的增量为_J.(2)此次实验探求结果，他没能得到此次实验探求结果，他没能得到“恒力对物体做的恒力对物体做的功，等于物体动能的增量，且误差很大显然，在实验探功，等于物体动能的增量，且误差很大显然，在实验探求过程中忽视了各种产生误差的要素请他根据该同窗的实求过程中忽视了各种产生误差的要素请他根据该同窗的实验安装和操作过程协助分析一下，呵斥较大误差的主要缘由验安装和操作过程协助分析一下，呵斥较大误差的主要缘由是：是：_.(2)误差很大的能够缘由：误差很大的能够缘由：小车质量不满足远大于钩