物理（人教版必修2）课件第7章第6节实验探究功与速度变化的关系

第七章机械能守恒定律第6节实验：探究功与速度变化的关系[实验目的]体验和经历探究功与速度变化(或动能变化)关系过程．[实验原理]让橡皮筋拉动小车运动一定的位移，通过改变橡皮筋的条数，改变拉力功的大小，看功的大小与物体速度(或动能)的变化成怎样的关系．[实验器材]木板、小车、橡皮筋、打点计时器(或电火花计时器)、电源、纸带等．[实验步骤]1．按如图所示安装好实验仪器．2．第一次先用1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v1，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．3．换用2条、3条、4条……同样的橡皮筋做实验，并使橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，测出小车获得的速度v2、v3、v4……橡皮筋对小车做功分别为2W、3W、4W……将数据记入表格．4．分析数据，尝试作Wv、Wv2等图象，探究W、v的关系．[数据处理]1．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法用公式定量计算．本实验巧妙地回避了功的计算．如果一条橡皮筋对小车做功为W，则两条橡皮筋对小车做的功就是2W，三条橡皮筋对小车做功为3W……依此类推，各次实验中橡皮筋对小车的功都可以用W的倍数来表达．[注意事项]1．本实验是利用橡皮筋的多少表示橡皮筋做功的大小，不需要求出每次做功的具体数值，因此所选用的橡皮筋要长度、粗细相同．2．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，反复移动木块位置，直至小车在斜面上向下运动时可以保持匀速直线运动，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．[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橡皮筋的数量不成正比带来误差；三是纸带上点的间距测量也会带来误差．[实验结论]通过作图发现Wv2图象近似是一条直线，说明W∝v2．

某学习小组做探究“合力做的功和物体速度变化的关系”的实验，如图所示，图中小车是在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，此过程，橡皮筋对小车做的功记为W，当用2条、3条、…、n条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、…、第n次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．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．一、对实验原理与过程的考查(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________．(2)木板倾斜的目的是为了____________．(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋的作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是________．A．橡皮筋处于原长状态B．橡皮筋仍处于伸长状态C．小车在两个铁钉的连线处D．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的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测量(根据如图所示的纸带回答)．从理论上讲，橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关系应是Wn∝________.请运用表中测定的数据在图中所示的坐标纸中作出相应的图象，并验证理论的正确性．解析：(1)要使打点计时器工作，还需要有电源．(2)木板倾斜的目的是为了使小车重力沿斜面方向的分力与摩擦力平衡，简单说就是平衡摩擦力．(3)若木板水平放置，小车速度最大时橡皮筋的拉力与摩擦力相等，则此时橡皮筋仍处于伸长状态，小车未到达两铁钉连线，所以选项B正确．(4)计算小车获得的速度应在小车匀速运动阶段，因此应取GK段进行计算．答案：(1)电源(2)平衡摩擦力(3)B

(4)GK

(5)vn2如解析图所示

质量为1kg的重锤自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器所接电源为6V、50Hz的交流电源，所打纸带如图所示，纸带上O点为重锤自由下落时的起始打点，选取的计