高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 第6節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系課件 新人教版必修2

1、第第 七七 章章 實(shí)驗(yàn)理論實(shí)驗(yàn)理論 指導(dǎo)指導(dǎo) 題型一題型一 第第 6 6 節(jié)節(jié) 知能演練知能演練 提升提升 典題案例典題案例 導(dǎo)析導(dǎo)析 題型三題型三 題型二題型二 1 2 3 4 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)探究力對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系。探究力對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系。 (2)體會(huì)探究過程和所用的方法。體會(huì)探究過程和所用的方法。 二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 讓橡皮筋拉動(dòng)小車做功使小車的速度增加，若拉小車的讓橡皮筋拉動(dòng)小車做功使小車的速度增加，若拉小車的 橡皮筋的條數(shù)由橡皮筋的條數(shù)由1條變?yōu)闂l變?yōu)?條、條、3條條則橡皮筋對(duì)小車做的則橡皮筋對(duì)小車做的 功為功為W、2W、3W利用

2、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)量每次實(shí)驗(yàn)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)量每次實(shí)驗(yàn) 后小車的速度，分析每次做的功與速度的關(guān)系，總結(jié)出功與后小車的速度，分析每次做的功與速度的關(guān)系，總結(jié)出功與 速度的關(guān)系。速度的關(guān)系。 5 三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 木板、橡皮筋木板、橡皮筋(若干若干)、小車、打點(diǎn)計(jì)、小車、打點(diǎn)計(jì) 時(shí)器、低壓交流電源、紙帶、刻度尺等。時(shí)器、低壓交流電源、紙帶、刻度尺等。 四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟 (1)按如圖按如圖761所示安裝好實(shí)驗(yàn)儀器。所示安裝好實(shí)驗(yàn)儀器。 (2)平衡摩擦力：將安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的長(zhǎng)木板的一端墊平衡摩擦力：將安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的長(zhǎng)木板的一端墊 起，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，不掛橡皮筋，閉合電源

3、，輕推小起，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，不掛橡皮筋，閉合電源，輕推小 車，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)間隔均勻。車，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)間隔均勻。 圖圖7 76 61 1 6 (3)第一次先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙第一次先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙 帶測(cè)出小車獲得的速度帶測(cè)出小車獲得的速度v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋彈力對(duì)小車做功，設(shè)此時(shí)橡皮筋彈力對(duì)小車做功 為為W，并將得到的數(shù)據(jù)記入表格中。，并將得到的數(shù)據(jù)記入表格中。 (4)換用換用2條、條、3條、條、4條條同樣的橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，并將同樣的橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，并將 橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都和第一次相同，測(cè)出小車獲得的速度橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都和第

4、一次相同，測(cè)出小車獲得的速度 v2、v3、v4，橡皮筋對(duì)小車做功分別為，橡皮筋對(duì)小車做功分別為2W、3W、4W 將數(shù)據(jù)記入表格中。將數(shù)據(jù)記入表格中。 7 五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理 (1)速度數(shù)值的獲得：實(shí)驗(yàn)獲得的是如圖速度數(shù)值的獲得：實(shí)驗(yàn)獲得的是如圖762所示的所示的 紙帶，為探究橡皮筋彈力做功與小車速度的關(guān)系，需要測(cè)量紙帶，為探究橡皮筋彈力做功與小車速度的關(guān)系，需要測(cè)量 的是彈力做功結(jié)束時(shí)小車的速度，即小車做勻速運(yùn)動(dòng)的速度。的是彈力做功結(jié)束時(shí)小車的速度，即小車做勻速運(yùn)動(dòng)的速度。 所以，應(yīng)該在紙帶上測(cè)量的物理量是圖中所以，應(yīng)該在紙帶上測(cè)量的物理量是圖中 A1、A3 間的距離間的距離 x， 小車

5、速度的表達(dá)式為小車速度的表達(dá)式為 ，其中，其中 T 是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振動(dòng)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振動(dòng) 周期。即選擇相鄰距離基本相同的若干點(diǎn)來計(jì)算小車勻速時(shí)周期。即選擇相鄰距離基本相同的若干點(diǎn)來計(jì)算小車勻速時(shí) 的速度。的速度。 圖圖7 76 62 2 8 W vn W2W3W4W5W v v2 v3 9 (3)逐一與逐一與W的一組數(shù)值對(duì)照，判斷的一組數(shù)值對(duì)照，判斷W與與 的可能關(guān)系或的可能關(guān)系或 分別試探畫出分別試探畫出W與與v、W與與v2、W與與v3、W與間關(guān)系的圖像，找與間關(guān)系的圖像，找 出哪一組的圖像是直線，從而確定功與速度的正確關(guān)系。出哪一組的圖像是直線，從而確定功與速度的正確關(guān)系。 六、注意事項(xiàng)六

6、、注意事項(xiàng) (1)適度平衡小車受到的摩擦力；適度平衡小車受到的摩擦力； (2)每次實(shí)驗(yàn)小車都要從同一位置由靜止開始運(yùn)動(dòng)；每次實(shí)驗(yàn)小車都要從同一位置由靜止開始運(yùn)動(dòng)； (3)應(yīng)選擇粗細(xì)均勻，一致性好的橡皮筋；應(yīng)選擇粗細(xì)均勻，一致性好的橡皮筋； (4)橡皮筋的拉伸長(zhǎng)度要適度；橡皮筋的拉伸長(zhǎng)度要適度； (5)使小車掛住橡皮筋的中點(diǎn)，放正小車，使小車沿木板使小車掛住橡皮筋的中點(diǎn)，放正小車，使小車沿木板 的中間線運(yùn)動(dòng)。的中間線運(yùn)動(dòng)。 10 七、誤差分析七、誤差分析 (1)誤差的主要來源是橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)不一，使誤差的主要來源是橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)不一，使 橡皮筋的拉力與橡皮筋的條數(shù)不成正比。橡皮筋的拉力與

7、橡皮筋的條數(shù)不成正比。 (2)平衡摩擦力不夠或平衡過度造成誤差。平衡摩擦力不夠或平衡過度造成誤差。 (3)利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn) 帶來誤差。帶來誤差。 11 12 例例1關(guān)于關(guān)于“探究功與速度變化的關(guān)系探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列的實(shí)驗(yàn)中，下列 敘述正確的是敘述正確的是 () A每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的具體數(shù)值每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的具體數(shù)值 B每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度沒有必要保持一致每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度沒有必要保持一致 C放小車的長(zhǎng)木板應(yīng)該盡量使其水平放小車的長(zhǎng)木板應(yīng)該盡量使其水平

8、 D先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再讓小車在橡皮筋的作用先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再讓小車在橡皮筋的作用 下彈出下彈出 13 解析解析本實(shí)驗(yàn)沒有必要測(cè)出橡皮筋做的功到底是多少本實(shí)驗(yàn)沒有必要測(cè)出橡皮筋做的功到底是多少 焦耳，只要測(cè)出以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋做的功是第一次實(shí)驗(yàn)焦耳，只要測(cè)出以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋做的功是第一次實(shí)驗(yàn) 時(shí)的多少倍就已經(jīng)足夠了，時(shí)的多少倍就已經(jīng)足夠了，A錯(cuò)。每次實(shí)驗(yàn)橡皮筋拉伸的長(zhǎng)錯(cuò)。每次實(shí)驗(yàn)橡皮筋拉伸的長(zhǎng) 度必須保持一致，只有這樣才能保證以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮度必須保持一致，只有這樣才能保證以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮 筋做的功是第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的整數(shù)倍，筋做的功是第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的整數(shù)倍，B錯(cuò)。小車運(yùn)

9、動(dòng)中會(huì)受錯(cuò)。小車運(yùn)動(dòng)中會(huì)受 到阻力，只有使木板傾斜到一定程度，才能減小誤差，到阻力，只有使木板傾斜到一定程度，才能減小誤差，C錯(cuò)。錯(cuò)。 實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始工作，然后再實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始工作，然后再 讓小車在橡皮筋的作用下彈出，讓小車在橡皮筋的作用下彈出，D正確。正確。 答案答案D 14 例例2如圖如圖763所示為某學(xué)習(xí)小組做所示為某學(xué)習(xí)小組做“探究功與速探究功與速 度變化的關(guān)系度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，圖中小車是在一條橡皮筋的作的實(shí)驗(yàn)裝置，圖中小車是在一條橡皮筋的作 用下彈出，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為用下彈出，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋

10、對(duì)小車做的功記為 W。當(dāng)用。當(dāng)用2條、條、3條條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、次、 第第3次次實(shí)驗(yàn)時(shí)，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一實(shí)驗(yàn)時(shí)，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一 致。每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶致。每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶 測(cè)出。測(cè)出。 圖圖7 76 63 3 15 (1)在正確操作情況下，打在紙帶上的點(diǎn)，并不都是均在正確操作情況下，打在紙帶上的點(diǎn)，并不都是均 勻的，為了測(cè)量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的勻的，為了測(cè)量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的_ 部分進(jìn)行測(cè)量部分進(jìn)行測(cè)量(根據(jù)如圖根據(jù)如圖764所

11、示的紙帶回答所示的紙帶回答)； 圖圖7 76 64 4 16 物理量物理量 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 次數(shù)次數(shù) 橡皮橡皮 筋做功筋做功 10個(gè)間個(gè)間 隔距隔距x(m) 10個(gè)個(gè) 間間 隔時(shí)間隔時(shí)間 T(s) 小車獲小車獲 得的速度得的速度 vn(m/s) 小車獲得小車獲得 速度的平速度的平 方方v(m2/s2) 1W0.28800.21.442.07 22W0.41760.22.094.36 33W0.48960.22.455.99 44W0.59040.22.958.71 55W0.64800.23.2410.50 (2)下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表。下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表。 17 請(qǐng)運(yùn)用表中測(cè)定的數(shù)據(jù)在圖請(qǐng)

12、運(yùn)用表中測(cè)定的數(shù)據(jù)在圖765所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng) 的圖像，得出的結(jié)論是的圖像，得出的結(jié)論是_。 圖圖7 76 65 5 18 答案答案(1)GJ(只要取勻速部分均為正確只要取勻速部分均為正確) (2)如圖所示結(jié)論見解析如圖所示結(jié)論見解析 19 例例3某同學(xué)在某同學(xué)在“探究功與速度變化的關(guān)系探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì) 了如圖了如圖766甲所示的實(shí)驗(yàn)。將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿甲所示的實(shí)驗(yàn)。將紙帶固定在重物上，讓紙帶穿 過電火花計(jì)時(shí)器。先用手提著紙帶，使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器過電火花計(jì)時(shí)器。先用手提著紙帶，使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器 的地方。然后接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器的地方。然后接通電源，松開紙帶，讓重物自由下落，計(jì)時(shí)器 就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)。得到的紙帶如圖就在紙帶上打下一系列小點(diǎn)。得到的紙帶如圖766乙所示，乙所示， O點(diǎn)為計(jì)