物理必修27.6動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)

1、彈性勢能彈性勢能重力勢能重力勢能動(dòng)能動(dòng)能重力做功重力做功彈力做功彈力做功合力做功合力做功動(dòng)能動(dòng)能WGEP1EP2WFEP1EP2 物體的動(dòng)能與它的速度是密切相關(guān)物體的動(dòng)能與它的速度是密切相關(guān) 速度的變化又與它的受力有關(guān)速度的變化又與它的受力有關(guān) 所以，我們首先來探究：所以，我們首先來探究： 力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系 木板、小車、橡皮筋木板、小車、橡皮筋(若干）、打點(diǎn)若干）、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、紙帶、釘子計(jì)時(shí)器、電源、紙帶、釘子2枚枚 探究的器材探究的器材橡皮筋橡皮筋小車小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶紙帶木板木板鐵釘鐵釘探探 究的究的 思思 路路1、測量橡皮筋

2、對(duì)小車做的功、測量橡皮筋對(duì)小車做的功W 2、測量由于橡皮筋做功而使小車獲、測量由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度得的速度v 3、數(shù)據(jù)處理，尋找、數(shù)據(jù)處理，尋找W與與v的關(guān)系的關(guān)系探究的技巧探究的技巧1、測量橡皮筋對(duì)小車做的功、測量橡皮筋對(duì)小車做的功W 問題問題a：橡皮筋對(duì)小車做的功如何測量？：橡皮筋對(duì)小車做的功如何測量？ F為變力，做的功很難測量。為變力，做的功很難測量。 問題問題b：探究過程中，我們是否需要測出橡皮筋：探究過程中，我們是否需要測出橡皮筋 做功的具體數(shù)值？做功的具體數(shù)值？ 措施：措施： 設(shè)法讓橡皮筋每次對(duì)小車做的功分別為設(shè)法讓橡皮筋每次對(duì)小車做的功分別為 W、2W、3W 問題問題

3、c：每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度有什么要：每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度有什么要 求求？ 不需要不需要相同相同探究的技巧探究的技巧 小車在木板上運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到阻力，可以小車在木板上運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到阻力，可以采用什么方法進(jìn)行補(bǔ)償？采用什么方法進(jìn)行補(bǔ)償？ 使木板稍微傾斜，用重力的分力（下滑使木板稍微傾斜，用重力的分力（下滑力）來平衡小車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力。力）來平衡小車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力。 第一次用第一次用一條一條橡皮筋拉小車橡皮筋拉小車第二次用第二次用兩條兩條完全相同的橡完全相同的橡皮筋并聯(lián)起來栓到小車上拉皮筋并聯(lián)起來栓到小車上拉小車，且使每條橡皮筋的伸小車，且使每條橡皮筋的伸長都長都和第一次的伸長量一

4、樣和第一次的伸長量一樣做功做功W做功做功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、4W2、測量由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度、測量由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度v 問題問題：如何測量小車的速度？：如何測量小車的速度？ 利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶 問題問題：紙帶上打出的點(diǎn)并不都是均勻的，：紙帶上打出的點(diǎn)并不都是均勻的， 應(yīng)該采用那些點(diǎn)來計(jì)算小車的速度？應(yīng)該采用那些點(diǎn)來計(jì)算小車的速度？ 為什么？為什么？ 取點(diǎn)跡清晰且間距均勻的部分取點(diǎn)跡清晰且間距均勻的部分 例例: 為研究功與物體速度變化

5、的關(guān)系，在某次為研究功與物體速度變化的關(guān)系，在某次實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)得到了如圖所示的一條紙帶實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)得到了如圖所示的一條紙帶,（1）應(yīng)選哪些點(diǎn)間距進(jìn)行測量？）應(yīng)選哪些點(diǎn)間距進(jìn)行測量？（2）怎樣根據(jù)測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行確定小車的速度？）怎樣根據(jù)測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行確定小車的速度？ . . . . . . . . A B C D E F G （1）選用）選用DE段段 （2）V=LDE / tDE 3、數(shù)據(jù)處理，尋找、數(shù)據(jù)處理，尋找W與與v的關(guān)系的關(guān)系 問題問題：如何找到功與速度的關(guān)系？：如何找到功與速度的關(guān)系？ 方法一：計(jì)算法方法一：計(jì)算法 方法二：圖像法方法二：圖像法 比較麻煩比較麻煩簡便直觀，可以減少偶然簡

6、便直觀，可以減少偶然誤差誤差畫畫Wv圖像圖像畫畫Wv2圖像圖像4 4、在上述實(shí)驗(yàn)中打出的、在上述實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)的點(diǎn)近似做勻速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)，并分別測出勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，并分別測出勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)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 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(shí)驗(yàn)，保證皮筋重做實(shí)驗(yàn)，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

7、、將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在一塊平板上，讓紙帶一端夾、將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在一塊平板上，讓紙帶一端夾在小車后端，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。將平板安在小車后端，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。將平板安裝裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，調(diào)整高度，直至輕，調(diào)整高度，直至輕推小車后使小車推小車后使小車恰能恰能在板上在板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止。為止。2 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(diǎn)計(jì)時(shí)器靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，處，記下小車位置記下小車位置。接通打點(diǎn)計(jì)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源時(shí)器電源，釋放小車釋放小車。? ? ?C B AWv /(m

8、/s)1234560.80 1.10 1.281.53 1.761.89W- -v圖圖00為什么圖象會(huì)通過原點(diǎn)為什么圖象會(huì)通過原點(diǎn)? ?W- -v2圖圖Wv2/(m2s -2)0010.64 21.2131.6442.3453.1063.57結(jié)論：表明在物體結(jié)論：表明在物體初速度為零時(shí)初速度為零時(shí)W與與 v2 成正比成正比結(jié)結(jié) 論論彈簧彈力對(duì)小車做的功與速度的平方成正比彈簧彈力對(duì)小車做的功與速度的平方成正比注：這里的彈力就是物體受到的合外力注：這里的彈力就是物體受到的合外力 因?yàn)樾≤噺撵o止開始運(yùn)動(dòng)，初速度為零，因?yàn)樾≤噺撵o止開始運(yùn)動(dòng)，初速度為零，末速度就是小車速度的變化。末速度就是小車速度的變

9、化。拓展：如果小車的初速度不為零，功與速度之拓展：如果小車的初速度不為零，功與速度之 間應(yīng)該有什么樣的關(guān)系？間應(yīng)該有什么樣的關(guān)系？參考實(shí)驗(yàn)步驟參考實(shí)驗(yàn)步驟1、按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材，把木板稍微傾斜，平衡、按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材，把木板稍微傾斜，平衡 阻力阻力2、先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，把橡皮筋拉長到一定的位、先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，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(shí)同樣的橡皮筋進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)，保持每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉長的長度相同。驗(yàn)，保持每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉長的長度相同。4、由紙帶算出小車獲得

10、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(jì)為功計(jì)為W W，第，第2 2次，第次，第3 3次次計(jì)為計(jì)為2W2W，3W 3W 5、對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，大致判斷兩個(gè)量可能的關(guān)、對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，大致判斷兩個(gè)量可能的關(guān) 系，然后以系，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)（或其它）為橫坐標(biāo) 作圖。作圖。課堂練習(xí)課堂練習(xí)1、本節(jié)是一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，探究的目的是、本節(jié)是一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，探究的目的是A、探究力與物體運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系、探究力與物體運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系 ( )B、探究力與物體運(yùn)動(dòng)加速度的關(guān)系、探究力與物體運(yùn)動(dòng)加速度的關(guān)系C、探究力對(duì)物體

11、做功與物體加速度變化、探究力對(duì)物體做功與物體加速度變化 的關(guān)的關(guān) 系系D、探究力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系、探究力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系D2、對(duì)橡皮筋做的功來說，直接測量是有困難的，我們可以巧、對(duì)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(gè)難題而不影響問題的解決，只需要測出每次妙地避開這個(gè)難題而不影響問題的解決，只需要測出每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功是第一次的多少倍，使用的方實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功是第一次的多少倍，使用的方法是法是 ( )A、用同樣的力對(duì)小車做功，讓小車通過的距離依次是、用同樣的力對(duì)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次、第

12、次、第2次、第次、第3次次實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)物體實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)物體做的功就是做的功就是W、2W、3W B、讓小車通過相同的距離，第、讓小車通過相同的距離，第1次力為次力為F、第、第2次力為次力為2F、第、第3次力為次力為3F實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)小車做的功就是實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)小車做的功就是W、2W、3W C、選用相同的橡皮筋，在實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸的長度保、選用相同的橡皮筋，在實(shí)驗(yàn)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條、條、2條、條、3條條同樣的橡皮筋進(jìn)行第同樣的橡皮筋進(jìn)行第1次、次、第第2次、第次、第3次次實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)物體做的功就是實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)物體做的功就是W、2W、3W D、利用彈簧秤測量

13、對(duì)小車的拉力、利用彈簧秤測量對(duì)小車的拉力F，利用直尺測量小車在力，利用直尺測量小車在力作用下移動(dòng)的距離作用下移動(dòng)的距離s，便可以求出每次實(shí)驗(yàn)中力對(duì)小車做的，便可以求出每次實(shí)驗(yàn)中力對(duì)小車做的功，可控制為功，可控制為W、2W、3W C3、在本實(shí)驗(yàn)中，小車在運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力作用，這樣，、在本實(shí)驗(yàn)中，小車在運(yùn)動(dòng)中會(huì)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(duì)其做功以外，在小車沿木板滑行的過程中，除橡皮筋對(duì)其做功以外，還有阻力做功，這樣便會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來誤差，我們在實(shí)還有阻力做功，這樣便會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來誤差，我們在實(shí)驗(yàn)中想到的辦法是，使木板略微傾斜，對(duì)于木板的傾驗(yàn)中想到的辦法是，使木板略微傾斜，對(duì)于

14、木板的傾斜程度，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(shí)在滑行的木板上能做勻速運(yùn)、如果小車不受拉力時(shí)在滑行的木板上能做勻速運(yùn) 動(dòng)，這木板的傾斜程度是符合要求的動(dòng)，這木板的傾斜程度是符合要求的D、其實(shí)木板不傾斜，問題也不大，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)總是存在、其實(shí)木板不傾斜，問題也不大，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)總是存在 誤差的誤差的BC 4、 有一只小老鼠離開洞穴沿直線前進(jìn)，它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)它行進(jìn)的速度與到洞穴的距離成反比，當(dāng)它行進(jìn)到離洞穴距離為到離洞穴距離為d d1 1的甲處時(shí)速度為的甲處時(shí)速度為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的乙處時(shí)速的乙處時(shí)速度度v v2 2多大？多大？（2 2）從甲處到乙處要用去多少時(shí)間？）從甲處到乙處要用去多少時(shí)間？ 體會(huì)圖象法在物理解題中的應(yīng)用體會(huì)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