高中物理必修同步资料机械能守恒定律节7省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件

第6节试验：探究功与速度改变关系第1页阅读教材第69～71页，知道此试验原理、试验器材、试验步骤、数据处理、误差分析及试验应注意事项。试验目标1.经过试验探究力对物体做功与物体速度改变关系。2.经历探究过程，体会科学方法。试验原理1.功确实定：让橡皮筋拉动小车做功使小车速度增加，使拉小车橡皮筋条数由1条变为2条、3条……则橡皮筋对小车做功为W、2W、3W……第2页2.速度计算：经过对打点计时器所打纸带测量计算出每次橡皮筋做功结束时小车速度。3.分析每次橡皮筋做功与物体速度关系，即可总结出功与速度改变关系。试验器材

木板、橡皮筋(若干)、小车、电火花打点计时器(或电磁打点计时器、复写纸、学生电源)、交流电源、纸带、刻度尺等。第3页试验过程1.试验步骤 (1)按如图1所表示安装好试验仪器。图1(2)平衡摩擦力：将安装有__________长木板一端垫高，纸带穿过打点计时器并接在小车后面，不挂橡皮筋，接通电源，轻推小车，直至打点计时器在纸带上打出间隔____点。(3)第一次先用一条橡皮筋做试验，用打点计时器和纸带统计小车运动情况。(4)换用2条、3条、4条……一样橡皮筋做试验，并使橡皮筋拉伸长度都和_______相同，用打点计时器和纸带统计小车运动情况。打点计时器均匀第一次第4页2.数据处理(1)求小车最终速度：如图2所表示，测出纸带上点迹均匀两点如A1、A3间距离x，则小车速度为v＝_____。图2第5页

Wvn

W2W3W4W5Wv

v2

v3

直线第6页误差分析1.误差主要起源是橡皮筋长度、粗细不一，使橡皮筋拉力做功与橡皮筋条数不成正比。2.误差另一主要起源是摩擦力平衡得不适当。3.利用纸带确定物体速度时，点间距测量不准也会带来误差。4.作图描点不准带来误差。第7页注意事项1.平衡摩擦力方法：将木板一端垫高，轻推小车让其拖动纸带运动，依据打点计时器打在纸带上点迹是否_____来判断是否平衡好了摩擦力。2.测小车速度时，纸带上点迹应选_______部分，也就是选小车做______运动时打点迹。3.每次释放小车时，都要确保让它从_________由______开始运动。4.所选橡皮筋______应一样，力对小车做功以一条橡皮筋做功为单位即可，无须计算出详细数值。均匀均匀匀速同一位置静止规格第8页试验原理及操作[精典示例][例1]

(·武汉高一检测)某学习小组做探究“协力功和物体速度改变关系”试验，图3中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做功记为W。当用2条、3条……完全相同橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……试验时，使每次试验中橡皮筋伸长长度都保持一致。每次试验中小车取得速度由打点计时器打出纸带测出。图3第9页(1)除了图中已经有试验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________(选填“交流”或“直流”)电源。(2)试验中，小车会受到摩擦力作用，能够使木板适当倾斜来平衡摩擦力，则以下操作正确是(

)A.放开小车，能够自由下滑即可B.放开小车，能够匀速下滑即可C.放开拖着纸带小车，能够自由下滑即可D.放开拖着纸带小车，能够匀速下滑即可第10页(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处状态与小车所在位置，以下说法正确是(

)A.橡皮筋处于原长状态

B.橡皮筋仍处于伸长状态C.小车在两个铁钉连线处

D.小车已过两个铁钉连线解析

(1)打点计时器使用是交流电源。(2)平衡摩擦力目标是让拖着纸带小车沿木板匀速下滑，即使小车重力沿木板向下分力与摩擦力相抵消。(3)因为木板水平放置，故摩擦力没有被平衡掉，当小车速度最大时，F弹＝f，故橡皮筋有弹力，处于伸长状态。答案

(1)交流(2)D

(3)B第11页试验数据处理[精典示例][例2]

(·临沂高一检测)在做“探究功与物体速度改变关系”试验时，小车质量为m，橡皮筋6根，每次增加一根，试验中W、v、v2数据已填在下面表格中。W/W0v/(m·s－1)v2/(m2·s－2)0001.000.800.642.001.101.213.001.281.644.001.532.345.001.763.106.001.893.57第12页(1)试在图中作出图象。图4(2)从图象能够得出试验结论是__________________________________________________________________________。第13页解析

(1)将表中数据分别描在题图甲、乙所表示两个坐标系中，然后在图甲中用平滑曲线连接，在图乙中用倾斜直线连接，而且使尽可能多点分布在曲线上或对称分布在直线两侧，如图所表示。(2)从W-v2图象可看出W∝v2。答案

(1)看法析图(2)W∝v2第14页1.(多项选择)关于“探究恒力做功与动能改变”试验，以下说法中正确是(

) A.应调整定滑轮高度使细绳与木板平行 B.应调整定滑轮高度使细绳保持水平 C.平衡摩擦力时，若纸带上打出点越来越密，就应调大斜面倾角 D.平衡摩擦力时，若纸带上打出点越来越疏，就应调大斜面倾角

答案

AC第15页2.(多项选择)(·潍坊高一检测)某同学经过数根相同橡皮条和打点计时器，来探究橡皮条做功与小车取得速度之间关系，得到表中数据。则以下说法正确是(

)abc橡皮条根数速度速度平方11.001.0021.411.9931.732.9942.004.00第16页A.利用改变橡皮条根数来改变做功大小，使做功数值成倍增加B.每次改变橡皮条根数，不需要将小车拉到相同位置释放C.从表格a列和b列对比，可判断橡皮条做功与小车速度成正比D.从表格a列和c列对比，可判断橡皮条做功与小车速度平方成正比答案

AD第17页3.某试验小组同学采取如图5甲所表示装置(试验中，小车碰到制动装置时，钩码还未抵达地面)用打点计时器得到一条纸带后，经过分析小车位移与速度改变关系来研究协力对小车所做功与速度改变关系，如图乙是试验中得到一条纸带，点O为纸带上起始点，A、B、C是纸带上三个连续计数点，相邻两个计数点间都有4个点未画出，用刻度尺测得A、B、C到O距离如图乙所表示。已知所用交流电源频率为50Hz，则：第18页图5(1)打B点时，小车瞬时速度vB＝________m/s。(结果保留两位有效数字)第19页(2)(多项选择)试验中，该小组同学画出小车位移l与速度v关系图象如图6所表示。依据该图线形状，某同学对W与v关系作出猜测，必定不正确是________。(填写选项字母代号)图6(3)本试验中，若钩码下落高度为h1时协力对小车所做功为W0，则当钩码下落h2时，协力对小车所做功为______________(用h1、h2、W0表示)。第20页第21页4.(·金昌高一检测)某同学用如图7所表示装置探究功与物体速度改变关系。图7(1)图中所表示电磁打点计时器，应该配置4～6V________(选填“交流”或“直流”)电源。(2)试验中为了平衡小车所受摩擦力，可将木板________(选填“左”或“右”)端垫起适当高度。第22页(3)试验中经过改变橡皮筋________(选填“长度”或“条数”)改变功值。(4)操作正确情况下，以功W为纵坐标，以________(选填“v”“v2”或“”)为横坐标作出图线最靠近一条倾斜直线。解析

(1)依据打点计时器结构和原理可知，电磁打点计时器使用是4～6V交流电源。(2)由图可知，小车在橡皮筋拉力作用下向右运动，为使橡皮筋做功为协力做功，需要进行平衡摩擦力操作，即需要适当垫高木板左端。第23页(3)试验时，每次保持橡皮筋形变量一定，当有n根相同橡皮筋并系在小车上时，n根相同橡皮筋对小车做功就等于系一根橡皮筋时对小车做功n倍，这个设计很巧妙地处理了直接去测量力和计算功困难，故试验中不需要测出一条橡皮筋对小车做功W数值，所以只要改变橡皮筋条数，即可改变做功数值。(4)依据功效关系可知，作出W与v2关系图象，图象为过原点一条直线，说明功与v2成正比。答案

(1)交流(2)左(3)条数(4)v2第24页5.在“探究做功与速度改变关系”试验中，惯用两种试验方案如图8所表示：甲经过重物提供牵引力，小车在牵引力作用下运动，用打点计时器测量小车速度，定量计算牵引力所做功，进而探究牵引力所做功与小车速度关系；乙经过不一样条数橡皮筋作用下将小车弹出，用打点计时器测量小车速度，进而探究橡皮筋对小车所做功与其速度关系。图8第25页(1)(多项选择)针对这两种试验方案，以下说法正确是______。A.甲能够只打一条纸带研究，而乙必须打足够多条纸带才能研究B.甲中需要平衡小车运动中受到阻力，而乙中不需要平衡阻力C.甲中小车质量必须远大于所挂重物质量，而乙中小车质量没有尤其要求D.乙方案中，换用2根一样橡皮筋在同一位置释放，橡皮筋所做功与一根橡皮筋拉至伸长量为原来2倍橡皮筋所做功是一样第26页(2)某同学在试验中打出一条纸带如图9所表示，0、1、2……7为纸带上连续打出点，打点计时器电源频率为50Hz。依据这条纸带，能够判断他在试验中采取方案是________(选填“甲”或“乙”)，试验中小车失去外力后速度为________m/s。图9第27页解析

(1)甲试验中依据打下一条纸带，利用匀变速直线运动推论可求得速度，并能依据纸带测量出重物下落距离，即可进行探究；在乙试验中，要改变拉力做功时，用不一样条数橡皮筋且拉到相同长度，这么橡皮筋对小车做功才有倍数关系，所以必须打足够多条纸带才能研究，故A正确；在两个试验中，小车下滑时受到重力、细线或橡皮筋拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于协力，则都要用重力下滑分量来平衡摩擦力，使得拉力功等于协力对小车做功，故B错误；在甲试验中，要用重物重力替换细线拉力，必须满足这个条件：小车质量远大于所挂重物质量；而在甲试验中，小车质量没有尤其要求，故C正确；由橡皮筋伸长量越大，拉力越大，在乙试验中，换用2根一样橡皮筋在同一位置释放，若橡皮筋伸长量变为原来2倍，则橡皮筋做功增加，大于原来2倍，故D错误；故选A、C。第28页答案

(1)AC

(2)乙1.75第29页6.某同学利用图10甲探究力对物体做功与物体速度关系，得到了表中数据：试验次数12345橡皮筋条数13457小车速度v/(m·s－1)0.711.231.421.581.87(注：每条橡皮筋拉长长度都一样)图10第30页(1)由表可得出定性结论：_______________________________________________________________________。(2)设一条橡皮筋拉长到固定长度所做功为W0，大致画出橡皮筋所做功W与小车速度v图象。(画在图乙中)(3)由图大致可判断出W与v关系是__________________。(4)填写表中空白部分。试验次数12345橡皮筋做功W0

v2/(m2·s－2)

W与v关系

第31页解析

每条橡皮筋拉长长度都一样，一条橡皮筋拉长到固定长度所做功为W0，则做功与拉长橡