實驗：探究做功與速度變化的關(guān)系11

1、6 6 探究功與物體速度變化的關(guān)系 1.通過實驗探究力對物體做的功與物體通過實驗探究力對物體做的功與物體 速度變化的關(guān)系速度變化的關(guān)系 2.體會探究的過程和所用的方法體會探究的過程和所用的方法 橡皮筋橡皮筋 小車小車 打點計時器打點計時器 紙帶紙帶 木板木板 鐵釘鐵釘 小組討論，你會設(shè)計一個怎樣的實驗，小組討論，你會設(shè)計一個怎樣的實驗， 來探究來探究做功做功和和速度變化速度變化之間的關(guān)系？之間的關(guān)系？ 小車在木板上運動的過程中，哪一階段橡皮小車在木板上運動的過程中，哪一階段橡皮 筋對小車做功？筋對小車做功？ 橡皮筋對小車橡皮筋對小車 拉力做的功能拉力做的功能 否直接測量？否直接測量？ 橡皮筋的

2、彈力是變力，橡皮筋的彈力是變力， 且彈力與伸長量的關(guān)系且彈力與伸長量的關(guān)系 也不嚴(yán)格遵守胡克定律也不嚴(yán)格遵守胡克定律 ， 不容易計算。不容易計算。 ? ? ? ? ? ? C B A 橡皮筋被拉伸橡皮筋被拉伸 直到恢復(fù)原長直到恢復(fù)原長 的過程中的過程中 怎樣設(shè)計實怎樣設(shè)計實 驗才能解決驗才能解決 這一問題這一問題? ? 第一次用第一次用一條一條橡皮筋拉小車橡皮筋拉小車,設(shè)橡皮筋對小車做功設(shè)橡皮筋對小車做功 為為W 第二次用第二次用兩條兩條完全相同的橡皮筋并列栓到小車上完全相同的橡皮筋并列栓到小車上 拉小車，且使每條橡皮筋的伸長都拉小車，且使每條橡皮筋的伸長都和第一次的伸和第一次的伸 長量一樣，

3、則橡皮筋以小車做的功為長量一樣，則橡皮筋以小車做的功為2W 依次類推，并聯(lián)依次類推，并聯(lián)三條三條、四條四條橡皮筋，且拉伸橡皮筋，且拉伸 的長度都一樣，做的功為的長度都一樣，做的功為3W、4W 倍增法 小車在木板上做什么性質(zhì)的運動？小車在木板上做什么性質(zhì)的運動？ 先加速后勻速再減速先加速后勻速再減速 我們要取的速度是哪個階段的速我們要取的速度是哪個階段的速 度？這個速度該如何測量？度？這個速度該如何測量？ 橡皮筋恢復(fù)原長時的速度。利用打點計時器，橡皮筋恢復(fù)原長時的速度。利用打點計時器， 用橡皮筋恢復(fù)原長時的一段位移與所用時間用橡皮筋恢復(fù)原長時的一段位移與所用時間 的比值近似計算該點的瞬時速度的比

4、值近似計算該點的瞬時速度 在實驗中小車要受到阻力，為了使在實驗中小車要受到阻力，為了使 橡皮筋的力為小車的合外力我們應(yīng)橡皮筋的力為小車的合外力我們應(yīng) 該怎么辦？該怎么辦？ 把木板的一端墊把木板的一端墊 高，使重力沿斜高，使重力沿斜 面向下的分力與面向下的分力與 摩擦力平衡摩擦力平衡 4 4、在上述實驗中打出的、在上述實驗中打出的5 5 條紙帶中，分別找出小車條紙帶中，分別找出小車 開始開始近似做勻速運動的點近似做勻速運動的點，并分別測出勻速運動時，并分別測出勻速運動時 的速度的速度v v1 1 、v v2 2 、v v3 3 、v v4 4 、v v5 5 。 3 3、用、用2 2 條、條、3

5、 3 條、條、4 4 條、條、5 5 條橡皮筋分別代替條橡皮筋分別代替1 1 條橡條橡 皮筋重做實驗，保證皮筋重做實驗，保證每次釋放小車的位置相同每次釋放小車的位置相同，即，即 橡皮筋被拉長的長度相同。橡皮筋被拉長的長度相同。 1 1、將打點計時器固定在一塊平板上，讓紙帶的一端、將打點計時器固定在一塊平板上，讓紙帶的一端 夾在小車后端，另一端穿過打點計時器。將平板安夾在小車后端，另一端穿過打點計時器。將平板安 裝有打點計時器的一端適當(dāng)墊高裝有打點計時器的一端適當(dāng)墊高，調(diào)整高度，直至，調(diào)整高度，直至 輕推小車后使小車輕推小車后使小車恰能恰能在板上在板上做勻速直線運動做勻速直線運動為止。為止。 2

6、 2、將橡皮筋固定在小車前端。拉長橡皮筋使小車位、將橡皮筋固定在小車前端。拉長橡皮筋使小車位 于于靠近打點計時器靠近打點計時器處，處，記下小車位置記下小車位置。接通打點計接通打點計 時器電源時器電源， 釋放小車釋放小車。 ? ? ? ? C B A 實驗實驗 次數(shù)次數(shù) 橡皮筋橡皮筋 做的功做的功 位移位移 l /m 時間間隔時間間隔 t /s 勻速運動時的速度勻速運動時的速度 v /(m/s) 1 2 3 4 5 4W W 2W 3W 5W . . . . . . . . . . 彈力做功剛完畢彈力做功剛完畢 時小車的速度時小車的速度 用什么方用什么方 法處理數(shù)法處理數(shù) 據(jù)比較直據(jù)比較直 觀觀

7、? 做做W- -v圖圖 若為曲線若為曲線 若為直線，則若為直線，則W與與v成正比成正比 做做W- -v2圖圖 若為曲線若為曲線 若為直線，則若為直線，則W與與v2成正比成正比 做做W- -v3圖圖 為什么不為什么不 做做 W- - 圖圖? 1 v 實驗次數(shù)實驗次數(shù)1 12 23 34 45 5 橡皮筋個數(shù)橡皮筋個數(shù) ( (根根) ) 1 12 23 34 45 5 對小車做功對小車做功 WW2W2W3W3W4W4W5W5W 小車獲得的小車獲得的 速度速度V(m/sV(m/s) ) 0.751.001.251.401.60 V V2 20.56251.001.56251.962.56 下面是某物

8、理實驗小組做的實驗，測出的實驗數(shù)據(jù)下面是某物理實驗小組做的實驗，測出的實驗數(shù)據(jù) 表明表明W與與 v2 成正比成正比 1、橡皮筋的選擇橡皮筋的選擇 2、平衡摩擦力平衡摩擦力 3、誤差分析誤差分析 4、橡皮筋的條數(shù)橡皮筋的條數(shù) 5、實驗裝置的選取實驗裝置的選取 1、功的測量 2、速度測量 位移相同,力不同橡皮筋法 力相同, 位移不同 重力法 打點計時器 光電門 探究力對物體做功功和速度速度變化的關(guān)系 歸納與拓展 探究牛頓第二探究牛頓第二 定律裝置定律裝置 驗證機(jī)械能守驗證機(jī)械能守 恒定律裝置恒定律裝置 參考實驗步驟參考實驗步驟 1、按圖裝好實驗器材，把木板稍微傾斜，平衡阻力、按圖裝好實驗器材，把木

9、板稍微傾斜，平衡阻力 2、先用一條橡皮筋做實驗，把橡皮筋拉長到一定的位、先用一條橡皮筋做實驗，把橡皮筋拉長到一定的位 置，理好紙帶，接通電源，釋放小車。置，理好紙帶，接通電源，釋放小車。 3、換用紙帶，改用、換用紙帶，改用2條、條、3條條同樣的橡皮筋進(jìn)行實同樣的橡皮筋進(jìn)行實 驗，保持每次實驗中橡皮筋拉長的長度相同。驗，保持每次實驗中橡皮筋拉長的長度相同。 4 4、由紙帶算出小車獲得的速度，把小車第一次獲得的、由紙帶算出小車獲得的速度，把小車第一次獲得的 功計為功計為W W，第，第2 2次，第次，第3 3次次計為計為2W2W，3W 3W 5 5、對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，大致判斷兩個量可能的關(guān)系，、對

10、測量數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，大致判斷兩個量可能的關(guān)系， 然后以然后以W W為縱坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，v v，v v2 2（或其它）為橫坐標(biāo)作圖。（或其它）為橫坐標(biāo)作圖。 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 1、本節(jié)是一個探究性實驗，探究的目的是、本節(jié)是一個探究性實驗，探究的目的是 A、探究力與物體運動速度的關(guān)系、探究力與物體運動速度的關(guān)系 B、探究力與物體運動加速度的關(guān)系、探究力與物體運動加速度的關(guān)系 C、探究力對物體做功與物體加速度變化的、探究力對物體做功與物體加速度變化的 關(guān)系關(guān)系 D、探究力對物體做功與物體速度變化的關(guān)、探究力對物體做功與物體速度變化的關(guān) 系系 D 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 2、對橡皮筋做的功來說，直接測量是有困

11、難的，我們可以、對橡皮筋做的功來說，直接測量是有困難的，我們可以 巧妙地避開這個難題而不影響問題的解決，只需要測出每巧妙地避開這個難題而不影響問題的解決，只需要測出每 次實驗時橡皮筋對小車做的功是第一次的多少倍，使用的次實驗時橡皮筋對小車做的功是第一次的多少倍，使用的 方法是方法是 A、用同樣的力對小車做功，讓小車通過的距離依次是、用同樣的力對小車做功，讓小車通過的距離依次是s、 2s、3s進(jìn)行第進(jìn)行第1 1次、第次、第2 2次、第次、第3 3次次實驗時，力對實驗時，力對 物體做的功就是物體做的功就是W W、2W2W、3W 3W B B、讓小車通過相同的距離，第、讓小車通過相同的距離，第1 1

12、次力為次力為F F、第、第2 2次力為次力為2F2F、第、第 3 3次力為次力為3F3F實驗時，力對小車做的功就是實驗時，力對小車做的功就是W W、2W2W、 3W 3W C C、選用相同的橡皮筋，在實驗中每次橡皮筋拉伸的長度保、選用相同的橡皮筋，在實驗中每次橡皮筋拉伸的長度保 持一致，當(dāng)用持一致，當(dāng)用1 1條、條、2 2條、條、3 3條條同樣的橡皮筋進(jìn)行第同樣的橡皮筋進(jìn)行第1 1次、次、 第第2 2次、第次、第3 3次次實驗時，橡皮筋對物體做的功就是實驗時，橡皮筋對物體做的功就是W W、 2W2W、3W 3W D D、利用彈簧秤測量對小車的拉力、利用彈簧秤測量對小車的拉力F F，利用直尺測量

13、小車在力，利用直尺測量小車在力 作用下移動的距離作用下移動的距離s s，便可以求出每次實驗中力對小車做，便可以求出每次實驗中力對小車做 的功，可控制為的功，可控制為W W、2W2W、3W 3W C 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 3、在本實驗中，小車在運動中會受到阻力作用，這樣，、在本實驗中，小車在運動中會受到阻力作用，這樣， 在小車沿木板滑行的過程中，除橡皮筋對其做功以外，在小車沿木板滑行的過程中，除橡皮筋對其做功以外， 還有阻力做功，這樣便會給實驗帶來誤差，我們在實還有阻力做功，這樣便會給實驗帶來誤差，我們在實 驗中想到的辦法是，使木板略微傾斜，對于木板的傾驗中想到的辦法是，使木板略微傾斜，對于木板的傾

14、 斜程度，下面說法正確的是斜程度，下面說法正確的是 A、木板只要稍微傾斜一些即可，沒有什么嚴(yán)格的要求、木板只要稍微傾斜一些即可，沒有什么嚴(yán)格的要求 B、木板的傾斜程度在理論上應(yīng)滿足下列條件：即重力、木板的傾斜程度在理論上應(yīng)滿足下列條件：即重力 使物體沿斜面下滑的分力應(yīng)等于小車受到的阻力使物體沿斜面下滑的分力應(yīng)等于小車受到的阻力 C、如果小車不受拉力時在滑行的木板上能做勻速運動，、如果小車不受拉力時在滑行的木板上能做勻速運動， 這木板的傾斜程度是符合要求的這木板的傾斜程度是符合要求的 D、其實木板不傾斜，問題也不大，因為實驗總是存在、其實木板不傾斜，問題也不大，因為實驗總是存在 誤差的誤差的 B

15、C 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 4、 有一只小老鼠離開洞穴沿直線前進(jìn)，有一只小老鼠離開洞穴沿直線前進(jìn)， 它的速度與到洞穴的距離成反比，當(dāng)它的速度與到洞穴的距離成反比，當(dāng) 它行進(jìn)到離洞穴距離為它行進(jìn)到離洞穴距離為d d1 1的甲處時速的甲處時速 度為度為v v1 1，試求：，試求： （1 1）老鼠行進(jìn)到離洞穴距離為）老鼠行進(jìn)到離洞穴距離為d d2 2的乙處的乙處 時速度時速度v v2 2多大？多大？ （2 2）從甲處到乙處要用去多少時間？）從甲處到乙處要用去多少時間？ 體會圖象法在物理解題中的應(yīng)用體會圖象法在物理解題中的應(yīng)用 解析：（解析：（1）由老鼠的速度與到洞穴的距離成反）由老鼠的速度與到洞穴的距離成反 比，得比，得v2 d2