《金榜课件》必修二 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（教学课件+素材）（4份打包）

6 实验：探究功与速度变化的关系 弓弦做的功与箭的速度变化会是什么关系呢？ 射箭 弹性势能 重力势能 动能 重力做功 弹力做功 外力做功 速度 WG＝EP1－EP2 WF＝EP1－EP2 速度 WG＝EP1－EP2 知识回顾 1.理解探究功与速度变化的关系的实验原理。（重点） 2.熟练运用打点计时器等器材，完成分组实验。 3.会采集、处理实验数据。（难点） 一、实验目的： 探究力对物体做的功与速度变化的关系 二、探究的思路： 1.思考：（1）研究对象是什么？怎样测量速度？ （2）建立什么坐标系？探究哪两个量的关系？ （3）实验前需要调节什么？怎么调节？ 以木板上的小车为研究对象。测量其速度时要用到打点计时器或光电门等。 以牵引力对小车做的功W为纵坐标，小车获得的速度v为横坐标，作出W-v图像，分析图像就能了解两者的定量关系。 实验前需要平衡摩擦力。 平衡摩擦力 把木板的一端垫高，使重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡 F阻 F G F阻 FN F F2 F1 钩码 小车 细绳 纸带 打点计时器 一端附有定滑轮的长木板 2.探究方案 方案一： 方案一的原理： 本方案是怎样提供拉力的？ 研究对象是小车，由钩码提供拉力。 （2）怎样计算功和速度？ 用刻度尺测量纸带得出运动距离l,读出钩码的重力G，则有W=Gl。速度可由纸带上的点计算出。 （3）如何得到多组数据？ 改变拉力或改变距离可得到不同的多组数据。 思考：方案一的原理存在什么不足？请你通过公式的推导得出减小误差的条件。 对小车有：F=Ma 对钩码有：G-F=ma 消去加速度，得到牵引力F和钩码重G的关系 当小车的质量比钩码的质量大很多(M>>m)时 方案一的改进：使用气垫导轨 气垫导轨实验 橡皮筋 小车 打点计时器 纸带 木板 铁钉 方案二： 思考：小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮筋对小车做功？ 橡皮筋对小车的拉力做的功能否直接测量？ 橡皮筋的弹力是变力，且弹力与伸长量的关系也不严格遵守胡克定律 ，不容易计算。 怎样设计实验才能解决这一问题? 橡皮筋被拉伸直到恢复原长的过程中 ? ? ? C B A 解决方案 第一次用一条橡皮筋拉小车 第二次用两条完全相同的橡皮筋并联起来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋的伸长都和第一次的伸长量一样 做功W 做功2W 依次类推，并联三条、四条……橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做的功为3W、4W…… 思考：小车在木板上做什么性质的运动（平衡摩擦力后）？ 先加速后匀速再减速 我们要取的速度是哪个阶段的速度？这个速度该如何测量？ 橡皮筋恢复原长时小车匀速运动的速度。利用打点计时器，用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时间的比值近似计算该点的瞬时速度 弹力做功刚完毕时小车的速度 用什么方法处理数据比较直观? 三、数据的处理 实验次数 橡皮筋做的功 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 . . . . . . . . . . 图像法处理数据 做W-v图 若为曲线 若为直线，则W与v成正比 做W-v2图 若为曲线 若为直线，则W与v2成正比 …… …… 做W-v3图 …… 为什么不做 W-- 图像? 1 v 学生实验 四、采集数据 生成结论 从得到的数据可看出：W越大,v越大 实验次数 橡皮筋做的功 匀速运动时的速度 1 W 0.232 0.053824 0.012487 0.481664 2 2W 0.321 0.103041 0.033076 0.566569 3 3W 0.417 0.173889 0.072512 0.645755 4 4W 0.469 0.219961 0.103162 0.684836 5 5W 0.529 0.279841 0.148036 0.727324 6 6W 0.571 0.326041 0.186169 0.755645 实验结论： 即力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的平方成正比。 一、探究的思路 二、探究方案 方案一和方案二的器材、原理及注意事项。 三、采集数据，生成结论 1.关于探究功与物体速度变化的关系实验中，下列 叙述正确的是（ ） A. 每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体 数值 B. 每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一 致 C. 放小车的长木板应该尽量使其水平 D. 先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出 D 2.在做“探究功与物体速度变化关系”的实验时， 下列说法正确