7.6实验：探究功和速度变化的关系 课件 -2021-2022学年高一下学期物理人教版必修2

6 探究功与速度变化的关系 1 §7.6 实验：探究功与速度变化的关系 如何设计实验？ 用某个力拉动物体运动，计算力做的功，测量物体的速度，进行比较 1）用什么物体研究？（研究对象是什么？） 2）如何提供一个力？ 3）如何计算力做的功？ 4）如何测量小车速度？ 5）如何记录数据？ 6）如何确定力做的功与速度的关系？ 如图，由重物通过滑轮牵引小车 如何测量小车拉力对小车做的功？ 如何测量小车的速度？ 由纸带测出 如何获取多组数据？ 改变重物的质量或者改变小车运动的距离，也就改变牵引力做的功 实验方案一（恒力做功） 平衡摩擦力后，当M>>m， F拉=mg W=F拉l 如图，使小车在橡皮筋的作用下弹出 实验方案二（变力做功） 要保证皮筋做的功成倍增大，皮筋要满足什么条件？ 必须选择完全相同的皮筋，皮筋形变量相同； 必须平衡摩擦力 如何测量小车的速度？ 匀速运动的速度选择纸带的点大致均匀的部分CF段 实验器材： 长木板；小车（带钩子）；打点计时器；纸带； 学生电源；相同的橡皮筋若干；刻度尺… 实验步骤 1．按实验要求安装好实验仪器。 2．平衡摩擦力：将安装有打点计时器的长 木板的一端垫起，纸带穿过打点计时器， 不挂橡皮筋，闭合电源，轻推小车，打点 计时器在纸带上打出间隔均匀的点。 实验步骤 实验方案二（变力做功） 3．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。 4．换用2条、3条、4条……同样的橡皮筋做实验，并将橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，测出v2、v3、v4……，橡皮筋对小车做功分别为2W、3W、4W……将数据记入表格。 5．分析数据，尝试做W－v，W－v2等图像，探究W、v的关系。 实验步骤 实验方案二（变力做功） 实验次数 橡皮筋做的功 位移l /m 时间间隔t /s 匀速运动时的速度v /(m/s) 1 2 3 4 5 4W W 2W 3W 5W 弹力做功刚完毕时小车的速度 数据处理 W-v图 W v/(m/s) 1 0.80 2 1.10 3 1.28 4 1.53 5 1.76 6 1.89 0 0 为什么图象会通过原点? 实验方案二（变力做功） W-  v2图 表明W与v2成正比 合外力对物体所做的功与物体速度平方的变化成正比 1.平衡摩擦力：将木板一端垫高，轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到木板的一个合适的倾角。 2.测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，测量其总长度，求得平均速度。 3.相同的橡皮筋，力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。 4.每次释放小车时，都要让它从同一位置由静止开始运动。 5.小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。 6.描点时既要观察各点的位置关系，又要考虑应有的函数关系，若拉力大，小车速度大，点数少，可能使W与v呈线性关系，控制小车速度，加大纵坐标单位长度，可减小误差。 注意事项 实验方案二（变力做功） 1.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; 2.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; 3.纸带上所打点的间距测量也会带来误差; 4.描点不准带来误差。 误差分析 实验方案二（变力做功） 例1 用图1所示的实验装置探究恒力做功和物体速度变化间的关系。 (1)某同学的实验方案如图1所示,用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认为在实验中还应该采取的三项措施是　　　 　　　　　;　　　　　 　　　 　　　　 　　　　　 　　　　　 　　 ;　　　　　　　　　 　　　　　　　。  (2)图2是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是计数点,相邻计数 点间的时间间隔为T。距离如图2所示,则打B点时小车的速度为　　　 　;要验证合外力的功与速度变化间的关系,除位移、速度外,还要测出的物理量　　　　　　 。  平衡摩擦力 细线与木板表面平行 钩码的质量远小于小车的总质量 钩码的质量和小车的质量 G点到J点 合外力对物体所做的功与物理速度平方的变化量成正比 刻度尺、天平(包括砝码) D 可在小车上加适量砝码(或钩码) CD Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com)