高中物理7.6探究功与速之间关系导学案2新人教版

1、高中物理7.6探究功与速之间关系与学案2新人教版必修2第6节实验：探究功与速度之间关系【学习目标】1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2、学习利用物一理图象探究功与物体速度变化的关系。【重点、难点】通过用纸带与打点计时器来探究功与速度的关系。预习案【自主学习】1 .本实验的目的：探究和的关系。本实验总是让小车从静止开始，使测定两个速度的的问题转化为的问题，有利于操作和数据处理2 .实验中测速度一般用来计时，还常用。3 .如果以功W为纵坐标，以v为横坐标，则图象为线。【学始于疑】探究案【合作探究一】1 .探究思路本实验是按着如下的思路进行的：(1)改变功的大小用1条、2条、3条同样的

2、橡皮筋将小车拉到同一位置释放，橡皮筋拉力对小车所做的功依次为W2W3W(2)确定速度的大小小车获得的速度v可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出。(3)寻找功与速度变化的关系以橡皮筋拉力所做的功W为纵坐标，小车获得的速度v为横坐标，作出WW-v曲线(即功一速度曲线)。分析这条曲线，得出橡皮筋拉力对小车所做的功与小车获得的速度的定量关系。例1本实验的探究思路有何巧妙之处？解答实验中用橡皮筋的弹力拉动小车做功使小车获得动能，探究橡皮筋做的功与小车速度变化的关系。橡皮筋的弹力是变力，所做的功是变力功，没有现成的公式可以计算功的大小。即使知道弹力功的公式也不能用它进行计算，因为橡皮筋的劲度系

3、数也是变化的。然而，改变橡皮筋的条数，保持小车相同的运动距离，则弹力功的大小与橡皮筋的条数成正比。也就是说，在相同的位移情况下，用一条橡皮筋做的功为w用两条同样的橡皮筋做的功就是2W用同样的三条橡皮筋做的功就是3W实验方法巧妙地避开了功的计算，直接确定了橡皮筋拉力对小车所做功的倍数关系。2 .注意事项(1)平衡摩擦力为了排除摩擦力的干扰，实验中可将木板放有打点计时器的一端垫高，让小车重力沿斜面方向的分力来平衡摩擦力。具体方法是：将木板放有打点计时器的一端垫高，脱开钩在小车上的橡皮筋，在小车尾部固定一纸带，轻推小车使小车沿木板向下运动。如果纸带上打出的点距是均匀的，说明纸带的运动是匀速的，小车重

4、力沿斜,面方向的分力就刚好平衡了小车所受的摩擦力。3 2)如何选择纸带上的点确定速度？由于实验器材和每次操作过程的分散性，尤其是橡皮筋不可能做到各条之间的长度、粗细完全一致，使得每次改变橡皮筋的条数后，纸带上反映小车匀速运动阶段的点数和这些点的位置，不一定都在事先的设定点(即用1根橡皮筋拉小车时，与橡皮筋刚好处于自由长度相对应的纸带上打下的点)之后，而可能在设定点的前后。这是因为小车在几条橡皮筋拉动下运动至设定点时，各条橡皮筋可能在设定点的前、后对小车不产生拉力，从而使纸带上打出的点出现上述情况。因此，需要对纸带上的点进行分析，方法是比较设定点左右及设定点之后的若干个相邻两点间的距离是否基本相

5、同，选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车匀速运动阶段的点，用这些点计算小车的速度。例2为了计算由于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如图2-6-1所示的一条纸带，在A、日CD中应该选用哪个点的速度才符合要求？ABCD解答实验中所要求测量的速度应该是橡皮筋作用完毕以后小车的速度，也就是小车所获得的最大速度，由图中可以看出，A、B两点橡皮条还没有作用完毕，而D点橡皮条作用完毕后已经过了一段时间，所以最理想的点应该是C点的速度。归纳总结【合作探究二】用图象处理实验数据根据实验测得的数据，分别作出Wv曲线、W1/v曲线、Wv2曲线、W1/v2曲线、Wv3曲线。如果哪一种图象更接近

6、于过原点的倾斜直线，功与速度之间可能就是那一种正比关系。例3如果实验得到的各点在W-v坐标系中大致呈现线性分布，那是什么原因？如何处理？解答由最后的探究结果可知，Wv2,故Wv曲线应是抛物线。实验得到的各点在W一V坐标系中大致呈现线性分布，说明这些点取在了速度较大的区域，因为该抛物线在速度较大的部分其形状趋近于直线。小车质量小（如空车）而橡皮筋拉力较大时，小车的速度就比较大，加之实验次数少，所取的点数也少，使Wv各对应点近似成线性分布。可以从两方面解决：实验时在小车中加祛码，增大小车总质量，使小车速度不致过快；画图时加大纵坐标的单位长度，从原点开始描绘图线也可以避免画成直线。例4有一只小老鼠离

7、开.洞穴沿直线前进，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di的甲处时速度为vi,试求：（1）老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度V2多大一？（2）从甲处到乙处要用去多少时间？解答：（1）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，得V2d2=vidi所以老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度V2=divi/d2（2）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，作出d工图象，如图2-6-2所示v2-6-2由图线下方的面积代表的物理意义可知，从di到d2的“梯形面积”就等于从甲处到乙处所iii、t彳（did2）（）用的时间，易得2v2Vi归纳总结【当堂检测】1 .关于功与物体速度变化的关系，你的探究

8、结论是（）A.WVB.WV2C.WV3D.WV2 .关于上述探究结论，以下说法中正确的是（）A.当物体的初速度为0时，W表示力对物体所做的功，v表示物体获得的速度8 .当物体的初速度为0时，W表示力对物体所做的功，v表示物体速度的变化v表示物体速度的变化C.当物体的初速度不为。时，W表示力对物体所做的功，v表示物体获得的速度D.当物体的初速度不为。时，W表示力对物体所做的功,9 .本实验为什么要平衡摩擦力？能否用本实验装置探究拉力与摩擦力的合力所做的功与小车速度变化的关系？10 若再给你一架天平和祛码，你能利用本实验装置研究功与质量、速度间的关系吗?请说说你的设想。【课后巩固】1 .平衡小车所

9、受摩擦力的方法我们在以前的学习中也曾采用过，请说说曾在何处采用过。2 .“化曲为直”是运用图象法分析物理量关系的一种有效方法。这种方法我们在以前的学习中也曾采用过，请说说曾在何处采用过。3 .试分析本探究实验中误差的主要来源。4 .某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中，设计了如图2-6-3所示的实验。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，使重物静止在靠近计时器的地方，然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列点。得到的纸带如图2-6-4所示，O点为计时器打下的第一个点，该同学对数据进行了下列处理：取OA=AB=BO根据纸带算出了AB、C三点的速

10、度分别为VA=0.12m/s,Vs=0.17m/s,Vc=0.21m/s.2根据以上数据你能大致判断WV?答案：课堂检测1.B2.ABD3 .本实验是为了探究橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度间的关系，为此，必须排除摩擦力的干扰，所以要平衡摩擦力。假如不平衡摩擦力，那么当拉力与摩擦力的合力为0时小车的位置，并不是橡皮筋刚恢复为自由长度时的位置，而是在橡皮筋刚变为自由长度时的位置之前，且该位置随橡皮筋条数的增加而发生变化。也就是说，在橡皮筋恢复为自由长度前，小车以不同程度地进入了减速运动阶段，我们在纸带上很难确定相应的位置。再有，当一次.次增加橡皮筋时，即拉力成倍增加时，摩擦力没有发生变化，不可

11、能相应地成倍增加。我们无法计算合力功的大小，也不可口能使合力功成倍增加，所以不能用本实验装置探究拉力与摩擦力的合力所做的功与小车速度变化的关系。4 .用天平测出小车的质量，并在小车内加不同数量的祛码以改变小车的总质量mj如教材中的探究实验那样进行操作，确定橡皮筋所做的功W测出小车相应的速度v,画出MmV、2wmv2、w-v等图象，看哪一种图象是过原点的倾斜直线，即可确定相应的比例关系。m课后练习1 .探究加速度与力、质量的关系2 .探究加速度与质量的关系3 .本探究实验的误差主要来源于以下三个方面：橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比；小车受力为0的位置，不一定在设定点；由于小车不受拉力的位置不一定在设定点，这就使拉力功WW橡皮筋的条数不成正比，而作图象时纵坐标的单位长度依然将功与橡皮筋的条数按正比关系取值，这样使作出的Wv各对1r应点的分布与函数图象发生偏离。4.设由。点到A的过程中，重力对重物