高一物理必修二7.6實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系課件

1、第七章第七章 機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律1.理解探究性實(shí)驗(yàn)中的探究思路、操作技巧理解探究性實(shí)驗(yàn)中的探究思路、操作技巧和和數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理。2.會用打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動會用打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動的速度。的速度。3.利用物理圖象探究功與物體速度變化的關(guān)利用物理圖象探究功與物體速度變化的關(guān)系。系。導(dǎo)入明標(biāo)導(dǎo)入明標(biāo)重力做功重力做功重力勢能重力勢能彈力做功彈力做功WF外力做功外力做功W彈性勢能彈性勢能速度速度22212121lklkPEW彈221lkEphmgWGmghEPWG = mg(h1-h2)=Ep1 - Ep2= -Ep一一.探究功與物體速度變化的關(guān)系探究功與物體速度

2、變化的關(guān)系 對物體做的功越多對物體做的功越多,物體的速度變化就物體的速度變化就越大越大.定性定性:在物體質(zhì)量一定的前提下在物體質(zhì)量一定的前提下:1.通過實(shí)驗(yàn)探究力對物體做的功與物體速度通過實(shí)驗(yàn)探究力對物體做的功與物體速度變化的關(guān)系變化的關(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探究思路探究思路1.測量對小車做的功測量對小車做的功W2.測量小車獲得的速度測量小車獲得的速度v3.數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理,尋找尋找W與與v的關(guān)系的關(guān)系FTmg的條件的條件?方案一方案一:F合合FT的條件？的條件？ 平衡摩擦平衡摩擦記錄數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)?M車車m物物W=Fl. v用計(jì)時器測用計(jì)時器測1.橡皮筋做的

3、功橡皮筋做的功如何改變橡皮筋做的功？如何改變橡皮筋做的功？方案二方案二:問題問題:橡皮筋做功是恒力做橡皮筋做功是恒力做功還是變力做功？功還是變力做功？? ?C B A? ?B要保證橡皮筋做功為整數(shù)倍需要選擇什么樣的橡皮要保證橡皮筋做功為整數(shù)倍需要選擇什么樣的橡皮筋筋?才能減少誤差才能減少誤差?改變橡皮筋條數(shù)后為什么要把小車?yán)较嗤奈恢冕尫鸥淖兿鹌そ顥l數(shù)后為什么要把小車?yán)较嗤奈恢冕尫?不這樣會出現(xiàn)什么結(jié)果不這樣會出現(xiàn)什么結(jié)果?橡皮筋的長度、粗細(xì)應(yīng)相同橡皮筋的長度、粗細(xì)應(yīng)相同每條橡皮筋每次做功相等每條橡皮筋每次做功相等實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材:木板、小車、橡皮筋木板、小車、橡皮筋(若干）、若干）、打

4、點(diǎn)計(jì)時器、電源、紙帶、釘子打點(diǎn)計(jì)時器、電源、紙帶、釘子2探究過程中探究過程中,我們是否需要測出橡皮筋做功的具體數(shù)值我們是否需要測出橡皮筋做功的具體數(shù)值?橡皮筋彈力做功不容易計(jì)算橡皮筋彈力做功不容易計(jì)算,然而改用橡皮筋的條數(shù)然而改用橡皮筋的條數(shù),保保持小車相同的運(yùn)動距離持小車相同的運(yùn)動距離,則彈力的功與橡皮筋條數(shù)成正則彈力的功與橡皮筋條數(shù)成正比比.即橡皮筋對小車做的功分別為即橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W3.應(yīng)該采用那些點(diǎn)距來計(jì)算小車的速度？應(yīng)該采用那些點(diǎn)距來計(jì)算小車的速度？. . . . . . . . . 小車運(yùn)動情況小車運(yùn)動情況:變加速直線運(yùn)動變加速直線運(yùn)動(a越來越小的加速運(yùn)動越

5、來越小的加速運(yùn)動) 勻速運(yùn)動勻速運(yùn)動減速運(yùn)動減速運(yùn)動如圖如圖:應(yīng)求小車勻速階應(yīng)求小車勻速階段的速度段的速度.即即:彈彈力做功剛完畢時力做功剛完畢時利用倍數(shù)關(guān)系巧妙測變力做的功利用倍數(shù)關(guān)系巧妙測變力做的功是本實(shí)驗(yàn)的精妙之處是本實(shí)驗(yàn)的精妙之處思考一思考一: 1.還有其他力對小車做功嗎還有其他力對小車做功嗎?為了使橡皮筋對小車為了使橡皮筋對小車做的功即為合力功做的功即為合力功,怎么辦怎么辦?GF阻阻FNFF2F1平衡摩擦平衡摩擦mgsinmgcos. tan輕推小車小車輕推小車小車能勻速運(yùn)動能勻速運(yùn)動應(yīng)該選后段應(yīng)該選后段點(diǎn)間距均勻的點(diǎn)點(diǎn)間距均勻的點(diǎn)思考二思考二:平衡摩擦力后打出點(diǎn)跡是怎樣的？平衡摩擦

6、力后打出點(diǎn)跡是怎樣的？我們應(yīng)該選取紙袋上的哪部分點(diǎn)計(jì)算小車獲得的速度？我們應(yīng)該選取紙袋上的哪部分點(diǎn)計(jì)算小車獲得的速度？方法方法:判斷運(yùn)動判斷運(yùn)動思考三思考三:若未平衡摩擦力若未平衡摩擦力,請定性畫出所得紙帶是怎樣的？請定性畫出所得紙帶是怎樣的？ABCDEFGnTsvvWV2,即功與物體的速度的平方成正比即功與物體的速度的平方成正比.做出做出Wv的圖象的圖象,如果不是直線如果不是直線.做出做出Wv2的圖象的圖象,如果是一條直線如果是一條直線實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：4.在上述實(shí)驗(yàn)中打出的在上述實(shí)驗(yàn)中打出的5 條紙帶中條紙帶中,分別找出小車開始分別找出小車開始近似做勻速運(yùn)動的點(diǎn)近似做勻速運(yùn)動的點(diǎn),并分別

7、測出勻速運(yùn)動時的速度并分別測出勻速運(yùn)動時的速度v1 、v2 、v3 、v4 、v5 .3.用用2 條、條、3 條、條、4 條、條、5 條橡皮筋分別代替條橡皮筋分別代替1 條橡皮條橡皮筋重做實(shí)驗(yàn)筋重做實(shí)驗(yàn),保證保證每次釋放小車的位置相同每次釋放小車的位置相同,即橡皮筋即橡皮筋被拉長的長度相同被拉長的長度相同.1.將打點(diǎn)計(jì)時器固定在一塊平板上將打點(diǎn)計(jì)時器固定在一塊平板上,讓紙帶的一端夾在讓紙帶的一端夾在小車后端小車后端,另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時器另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時器.將平板安將平板安裝有打點(diǎn)裝有打點(diǎn)計(jì)時器的一端適當(dāng)墊高計(jì)時器的一端適當(dāng)墊高,調(diào)整高度調(diào)整高度,直至輕推小車后使直至輕推小車后使小車小車恰能恰

8、能在板上在板上做勻速直線運(yùn)動做勻速直線運(yùn)動為止為止.2.將橡皮筋固定在小車前端將橡皮筋固定在小車前端.拉長橡皮筋使小車位于拉長橡皮筋使小車位于靠靠近打點(diǎn)計(jì)時器近打點(diǎn)計(jì)時器處處,記下小車位置記下小車位置.接通打點(diǎn)計(jì)時器電源接通打點(diǎn)計(jì)時器電源,釋放小車釋放小車.?C B Aw01W2W3W4W5W6Wv00.81.11.281.531.761.89v200.641.211.642.343.13.57在探究功與物體速度變化關(guān)系時得到在探究功與物體速度變化關(guān)系時得到w-v的一組數(shù)據(jù)如下的一組數(shù)據(jù)如下:請同學(xué)們請同學(xué)們幫該同學(xué)幫該同學(xué)分析分析W與與V間關(guān)系間關(guān)系三三.數(shù)據(jù)處理功與速度的關(guān)系數(shù)據(jù)處理功與速

9、度的關(guān)系得到的數(shù)據(jù)應(yīng)怎么處理得到的數(shù)據(jù)應(yīng)怎么處理?結(jié)論結(jié)論:過原點(diǎn)的直線過原點(diǎn)的直線,說明說明2wv實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) ： 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)器材實(shí)驗(yàn)器材 ：長木板、橡皮筋長木板、橡皮筋(若干若干)、小車、打點(diǎn)計(jì)時器、小車、打點(diǎn)計(jì)時器、橡皮筋、電源、導(dǎo)線、刻度尺、木板、橡皮筋、電源、導(dǎo)線、刻度尺、木板、 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)： 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(shí)驗(yàn)裝置的選取實(shí)驗(yàn)裝置的選取 【例例1】在用如圖所示裝置做在用如圖所示裝置做“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)時的實(shí)驗(yàn)時,下

10、列說法正確的是下列說法正確的是( ) A.通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值B.通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值C.通過打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得通過打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度的最大速度D.通過打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得通過打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度的平均速度A C2.對橡皮筋做功對橡皮筋做功,直接測量是困難的直接測量是困難的,可以巧妙避開這個難可以巧妙避開這個難題而不影響問題的解決題而不影響問題的解決,只需要測出每次

11、實(shí)驗(yàn)時橡皮筋只需要測出每次實(shí)驗(yàn)時橡皮筋對小車做的功是第一次的多少倍對小車做的功是第一次的多少倍,使用的方法是使用的方法是A.用同樣的力對小車做功用同樣的力對小車做功,讓小車通過的距離依次是讓小車通過的距離依次是s、2s、3s進(jìn)行第進(jìn)行第1次、第次、第2次、第次、第3次次實(shí)驗(yàn)時實(shí)驗(yàn)時,力對物體力對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讓小車通過相同的距離,第第1次力為次力為F、第、第2次次2F、第、第3次次3F實(shí)驗(yàn)時實(shí)驗(yàn)時,力對小車做的功就是力對小車做的功就是W、2W、3W C.選相同橡皮筋選相同橡皮筋,實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸長度相同實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸長度相同,用用1條

12、、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、第次、第2次、第次、第3次次實(shí)驗(yàn)時實(shí)驗(yàn)時,橡皮筋對物體做的功就是橡皮筋對物體做的功就是W、2W、3W D.用彈簧秤測量對小車的拉力用彈簧秤測量對小車的拉力F, 用直尺測量小車移動用直尺測量小車移動s,便便可以求出每次可以求出每次F對小車做的功對小車做的功,可控制為可控制為W、2W、3W C3.在本實(shí)驗(yàn)中在本實(shí)驗(yàn)中,小車在運(yùn)動中會受到阻力作用小車在運(yùn)動中會受到阻力作用,這樣這樣,在小車在小車沿木板滑行的過程中沿木板滑行的過程中,除橡皮筋對其做功以外除橡皮筋對其做功以外,還有阻力還有阻力做功做功,這樣便會給實(shí)驗(yàn)帶來誤差這樣便會給實(shí)驗(yàn)帶

13、來誤差,我們在實(shí)驗(yàn)中想到的辦我們在實(shí)驗(yàn)中想到的辦法是法是,使木板略微傾斜使木板略微傾斜,對于木板的傾斜程度對于木板的傾斜程度,下面說法正下面說法正確的是確的是A.木板只要稍微傾斜一些即可木板只要稍微傾斜一些即可,沒有什么嚴(yán)格的要求沒有什么嚴(yán)格的要求B.木板的傾斜程度在理論上應(yīng)滿足下列條件木板的傾斜程度在理論上應(yīng)滿足下列條件:即重力使物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(yùn)動如果小車不受拉力時在滑行的木板上能做勻速運(yùn)動,這這木板的傾斜程度是符合要求的木板的傾斜程度是符合要求的D.其實(shí)木板不傾斜其實(shí)木板不

14、傾斜,問題也不大問題也不大,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)總是存在誤差的因?yàn)閷?shí)驗(yàn)總是存在誤差的BC4.某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動能定理動能定理”，他們在，他們在實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置,另外他們還找到了打另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木點(diǎn)計(jì)時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空塊、細(xì)沙當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。若你是小的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。若你是小組中的一位成員組中的一位成員, 要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)要完

15、成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn), 則則: （1）你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有）你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有 （2）實(shí)驗(yàn)時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的）實(shí)驗(yàn)時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)條件是是 ，實(shí)驗(yàn)時首先要做的步實(shí)驗(yàn)時首先要做的步驟驟是是 水平實(shí)驗(yàn)臺水平實(shí)驗(yàn)臺滑輪滑輪小沙桶小沙桶滑塊滑塊細(xì)線細(xì)線打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)計(jì)時器紙帶紙帶長木板長木板天平，刻度尺天平，刻度尺 沙和沙桶的沙和沙桶的 總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，平衡摩擦力平衡摩擦力5.某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置探究某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝

16、置探究“動能定動能定理理”，圖中小車中可放置砝碼，實(shí)驗(yàn)中，小車碰到，圖中小車中可放置砝碼，實(shí)驗(yàn)中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達(dá)地面，打點(diǎn)針時器工作制動裝置時，鉤碼尚未到達(dá)地面，打點(diǎn)針時器工作頻率為頻率為50 Hz實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下：實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下：在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器，連在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器，連在小車后端，用細(xì)線連接小車和鉤碼；在小車后端，用細(xì)線連接小車和鉤碼；將小車停在打點(diǎn)計(jì)時器附近，將小車停在打點(diǎn)計(jì)時器附近， , ，小車拖動紙帶，打點(diǎn)計(jì)時器在紙，小車拖動紙帶，打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下一列點(diǎn)，帶上打下一列點(diǎn)， ；改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)改變鉤碼或小車

17、中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)的操作量，更換紙帶，重復(fù)的操作 打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)計(jì)時器小車小車紙帶紙帶制動裝置制動裝置接通電源接通電源釋放小車釋放小車斷開開關(guān)斷開開關(guān)圖圖1是鉤碼質(zhì)量為是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg，砝碼質(zhì)量為，砝碼質(zhì)量為0.02 kg時時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點(diǎn)得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及及A、B、C、D和和E五個計(jì)數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到五個計(jì)數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離的距離測量點(diǎn)測量點(diǎn)S/cmv/(ms1)O0.000.35A1.510.40B3.200.45C_D7.150.54E9.410.60S及對應(yīng)時刻小車的瞬時速及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度度v，請將，請將C點(diǎn)的測量結(jié)果填點(diǎn)的測量結(jié)果填在表在表1中的相應(yīng)位置中的相應(yīng)位置在上車的運(yùn)動過程中，對在上車的運(yùn)動過程