第7[1].6节实验：探究功与速度变化的关系

1、复习回顾复习回顾1、重力势能、重力势能重力做功重力做功2、弹性势能、弹性势能弹力做功弹力做功3、动能、动能合外力做合外力做功功1通过实验探究力对物体做的功与物体速度通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系变化的关系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实验目的实验目的:橡皮筋（橡皮筋（5 5）、小车、木板、打点计时）、小车、木板、打点计时器、纸带器、纸带. .电源、铁钉电源、铁钉（2 2）等等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实验器材：实验器材：1、测量橡皮筋对小车做的功、测量橡皮筋对小车做的功W 2、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度、测

2、量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v 3、数据处理，寻找、数据处理，寻找W与与v的关系的关系如何测量橡皮筋对小车做的功？如何测量橡皮筋对小车做的功？问题一：问题一：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

3、才能解决验才能解决这一问题这一问题? ?1、第一次用、第一次用一条一条橡皮筋拉小车橡皮筋拉小车2、第二次用、第二次用两条两条完全相同完全相同的橡皮筋并联起来栓到小车的橡皮筋并联起来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋上拉小车，且使每条橡皮筋的伸长都的伸长都和第一次的伸长量和第一次的伸长量一样一样做功做功W做功做功2W3、依次类推，并联、依次类推，并联三条三条、四条四条橡皮筋，且橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做的功为拉伸的长度都一样，做的功为3W、4W每次实验中橡皮筋拉伸的长度及位每次实验中橡皮筋拉伸的长度及位置有什么要求？置有什么要求？ 探究过程中，我们是否需要测出探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋

4、橡皮筋 做功的具体数值？做功的具体数值？ 不需要不需要相同相同如何测量由于橡皮筋做功而使如何测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度？小车获得的速度？问题二：问题二： 可以用打点计时器打出的纸带可以用打点计时器打出的纸带测量小车的速度测量小车的速度纸带上打出的点并不都是均匀的，纸带上打出的点并不都是均匀的， 应该采用那些点来计算小车的速度？应该采用那些点来计算小车的速度？ 为什么？为什么？ 取点迹清晰且间距均匀的部分取点迹清晰且间距均匀的部分 纸带上打出的点并不都是均匀纸带上打出的点并不都是均匀的，应该采用那些点来计算小车的，应该采用那些点来计算小车的速度？为什么？的速度？为什么？取点迹清晰且间距

5、均匀的部分取点迹清晰且间距均匀的部分ABCDEFG选用选用CE段段 V=LCE / 2t3 3、用、用2 2 条、条、3 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。将平板夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将平板安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

6、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 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实验步骤实验步骤:实验步骤实验步骤: :5 5、对测量数据进行估算，大致判断、对测量数据进行估算，大致判断两个量可能的关系，然后以两个量可能的关系，然后以W W为纵坐为纵坐标，标，v v，v v2 2（或其它）为横坐标作图。（或其它）为横坐标作图。4 4、在上

7、述实验中打出的、在上述实验中打出的5 5 条纸带中，条纸带中，分别找出小车开始分别找出小车开始近似做匀速运动的近似做匀速运动的点点，并分别测出匀速运动时的速度，并分别测出匀速运动时的速度v v1 1 、v v2 2 、v v3 3 、v v4 4 、v v5 5 。把小车第一次获得的把小车第一次获得的功计为功计为WW，第，第2 2次，第次，第3 3次次计为计为2W2W，3W 3W 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)123454WW2W3W5W. . . . . . . . . . 弹力做功刚完毕弹力做

8、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?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?1vWv /(m/s)1234560.80 1.10 1.281.53 1.761.89W- -v图图00为什么图象会通过原点为什么图象会通过原点? ?W- -v2图图Wv2/(m2s -2)0010.64 21.2131.6442.3453.1063.57表明表明W与与 v2 成正比成正比弹簧

9、弹力对小车做的功与速度弹簧弹力对小车做的功与速度的平方成正比注：这里的弹力就是物体受到的合外力注：这里的弹力就是物体受到的合外力 因为小车从静止开始运动，初速度为零，因为小车从静止开始运动，初速度为零，末速度就是小车速度的变化。末速度就是小车速度的变化。拓展：如果小车的初速度不为零，功与速度之拓展：如果小车的初速度不为零，功与速度之 间应该有什么样的关系？间应该有什么样的关系？ 注意事项注意事项: : 1适度平衡小车受到的摩擦力；适度平衡小车受到的摩擦力； 2每次实验小车都要从同一位置由静止开每次实验小车都要从同一位置由静止开始运动；始运动； 3应选择规格相同的橡皮筋；应选择规格相同的橡皮筋；

10、 4橡皮筋的拉伸长度要适度；橡皮筋的拉伸长度要适度； 5使小车挂住橡皮筋的中点，放正小车，使小车挂住橡皮筋的中点，放正小车，使小车沿木板的中间线运动使小车沿木板的中间线运动 误差分析误差分析1、由于忘记平衡摩擦力或没有完全平衡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摩擦力对实验的影响3、纸带上的点之间间距测量也会带纸带上的点之间间距测量也会带来误差来误差4、作、作W-V或或W-V2图象时，纵坐标图象时，纵坐标的单位长度可拉得不开的单位长度可拉得不开带来误差。带来误差。2 2. .橡皮筋长度、粗细不一，使得拉力及拉橡皮筋长度、粗细不一，使得拉力及拉力的功与条数不成正比带来误差力的功与条

11、数不成正比带来误差如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力。如何抵消摩擦力。橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？把木板的把木板的一端垫高，一端垫高，使重力沿使重力沿斜面向下斜面向下的力与摩的力与摩擦力平衡擦力平衡F阻阻FGF阻阻FN还有摩擦还有摩擦力做功力做功FF2F1A.C 探究力对原来静止的物体做的功与探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图物体获得的速度的关系，实验装置如图763所示，实验主要过程如下：所示，实验主要过程如下：图图763例例2A本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别本实验设法让橡

12、皮筋对小车做的功分别为为W、2W、3W、所采用的方法是选用同所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致当用的长度保持一致当用1条橡皮筋进行实验条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为时，橡皮筋对小车做的功为W，用，用2条、条、3条、条、橡皮筋并在一起进行第橡皮筋并在一起进行第2次、第次、第3次、次、实验时，橡皮筋对小车做的功分别是实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、B小车运动中会受到阻力，补偿的方法，小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜可以使木板适当倾斜C某同学在一次实验中，得到一条记录纸某同学在一次实

13、验中，得到一条记录纸带纸带上打出的点，两端密、中间疏出带纸带上打出的点，两端密、中间疏出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小或倾角太小D根据记录纸带上打出的点，求小车获得根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算点的距离来进行计算【精讲精析【精讲精析】由实验原理可知改变橡皮筋做功由实验原理可知改变橡皮筋做功多少的办法是靠改变橡皮筋条数来实现的，多少的办法是靠改变橡皮筋条数来实现的，A对，对，为使橡皮筋的拉力等于小车所受的合外力，通过为使橡皮筋的拉力等于小车所受

14、的合外力，通过使木板倾斜的方法平衡摩擦阻力，使木板倾斜的方法平衡摩擦阻力，B对，若没有平对，若没有平衡或平衡摩擦力不足的话，就会出现橡皮筋拉力衡或平衡摩擦力不足的话，就会出现橡皮筋拉力为零后，小车减速运动，打出的点逐渐变密，为零后，小车减速运动，打出的点逐渐变密，C对外力做功后小车速度达到最大，表现为点间对外力做功后小车速度达到最大，表现为点间距最大且相对均匀，所以计算速度，应以最后一距最大且相对均匀，所以计算速度，应以最后一段点间距进行计算，段点间距进行计算，D错错【答案【答案】D1、本节是一个探究性实验，探究的目的、本节是一个探究性实验，探究的目的是是A、探究力与物体运动速度的关系、探究力

15、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、探究力对物体做功与物体加速度变化的关系的关系D、探究力对物体做功与物体速度变化的、探究力对物体做功与物体速度变化的关系关系D2、对橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的，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，使用的方法是用的方法是A、用同样的力对小车做功，让小车通过的距离

16、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

17、条条同样的橡皮筋进行第同样的橡皮筋进行第1 1次、第次、第2 2次、第次、第3 3次次实验时，橡皮筋对物体做的功就实验时，橡皮筋对物体做的功就是是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，利用直尺测量小车在，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离力作用下移动的距离s s，便可以求出每次实验中力对小，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为车做的功，可控制为W W、2W2W、3W 3W C3、在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用，这、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，除橡皮筋对其样，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，下面说法正确的是倾斜，对于木板的倾斜程度，下