探究合力做功與速度變化的關系

1、實驗：探究功與速度變化的關系實驗：探究功與速度變化的關系彈性勢能彈性勢能重力勢能重力勢能動能動能重力做功重力做功彈力做功彈力做功合外力做功合外力做功速度速度W WG GE EP1P1E EP2P2W WF FE EP1P1E EP2P2復習引入復習引入 物體的動能與它的速度是密切相關物體的動能與它的速度是密切相關 速度的變化又與它受的合外力有關速度的變化又與它受的合外力有關 所以，我們首先來探究：所以，我們首先來探究： 合外力對物體做功與物體速度變化的關系合外力對物體做功與物體速度變化的關系一、探究目的一、探究目的 探究探究合力做功合力做功與速度變化的關系，與速度變化的關系，初速度為零初速度為

2、零，實驗實驗轉化為轉化為探究探究合力做功與末速度合力做功與末速度的關系。的關系。 1. 1.用什么實驗器材測量速度？怎么測？用什么實驗器材測量速度？怎么測？ 2.2.測量功需要測什么物理量，用什么實驗器材測測量功需要測什么物理量，用什么實驗器材測量，怎么測？量，怎么測？ 引導：引導：1. 1. 測速度：打點計時器或光電門等測速度：打點計時器或光電門等. .2. 2. 測量功：用相同橡皮筋的拉力做功或利用重力做測量功：用相同橡皮筋的拉力做功或利用重力做功等功等. .提示：提示：鉤碼鉤碼小車小車細繩細繩紙帶紙帶打點計時器打點計時器一端附有定滑輪的長木板一端附有定滑輪的長木板二、探究方案二、探究方案

3、方案一：利用重力做功方案一：利用重力做功方案一的原理：方案一的原理： 讓滑塊在鉤碼的拉力作用下由讓滑塊在鉤碼的拉力作用下由靜止開始做勻靜止開始做勻加速加速運動運動, ,紙帶記錄下速度紙帶記錄下速度v1,v1,拉力做功分別為拉力做功分別為W W1 1, , 據(jù)據(jù)w=FLw=FL，改變，改變F F合合或改變或改變L L就改變就改變W W合合，從，從而探究而探究W W合合與速度與速度V V的關系。的關系。2、摩擦力容易計算嗎？如何使拉力做的功等于、摩擦力容易計算嗎？如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力。合力做的功？即如何抵消摩擦力。1、小車在運動過程中，有哪些力做功？、小車在運動過程中，

4、有哪些力做功？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力與摩面向下的力與摩擦力平衡擦力平衡F阻阻FGF阻阻FN拉力和摩拉力和摩擦力做功擦力做功FF2F1 平衡摩擦力以后，不掛重物時，小車連著紙帶做勻速直線運動 小車受到的拉力F等于所掛砝碼的重力mg嗎？ 必須保證所懸掛重物的重力mg遠小于小車的重力Mg，小車受到的拉力才近似等于重物的重力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方案二：利用橡皮筋做功原理：讓橡皮筋拉動小車移動一段位移，通過改變橡原理：讓橡皮筋拉動小車移動一段位移，通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的大小，看皮筋的條數(shù)改變拉力做功的大小

5、，看W與與V的關系成的關系成怎樣的關系。怎樣的關系。探探 究的究的 思思 路路1、測量橡皮筋對小車做的功、測量橡皮筋對小車做的功W2、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v3、數(shù)據(jù)處理，尋找、數(shù)據(jù)處理，尋找W與與v的關系的關系1 1、小車在木板上運動過程中，哪一階段橡皮、小車在木板上運動過程中，哪一階段橡皮筋對小車做功？這個功能否直接求解？筋對小車做功？這個功能否直接求解？ 在橡皮筋恢復原長之前，橡皮筋對小車做功在橡皮筋恢復原長之前，橡皮筋對小車做功 由于橡皮筋的彈力是變力，不能直接求功由于橡皮筋的彈力是變力，不能直接求功 注意：注意：要想使合力做功等于橡

6、皮筋拉力所做的功，要想使合力做功等于橡皮筋拉力所做的功，同樣需要平衡摩擦力，方法是什么？同樣需要平衡摩擦力，方法是什么？方法也是將遠離滑輪的一端墊高，使重力沿斜面向方法也是將遠離滑輪的一端墊高，使重力沿斜面向下的分力等于摩擦力。下的分力等于摩擦力。 2 2、探究過程中，我們是否需要測出橡、探究過程中，我們是否需要測出橡皮筋做功的具體數(shù)值？皮筋做功的具體數(shù)值？不需要， 橡皮筋的彈力做功不容易計算，然橡皮筋的彈力做功不容易計算，然而改用橡皮筋的條數(shù)，使每根橡皮筋的彈力而改用橡皮筋的條數(shù)，使每根橡皮筋的彈力做的功相等。即，橡皮筋對小車做的功分別做的功相等。即，橡皮筋對小車做的功分別為為W、2W、3W

7、能不能用皮筋拉長能不能用皮筋拉長X，2 X， 3X來來表示做表示做W，2W，3W呢？呢？不能3 3、每次實驗中的橡皮筋有什么要求、每次實驗中的橡皮筋有什么要求？ 為了使每根橡皮筋的彈力做的功的大小為了使每根橡皮筋的彈力做的功的大小相等，相等，每次拉長橡皮筋的長度應該相等且橡皮每次拉長橡皮筋的長度應該相等且橡皮筋粗細、形狀、材質一樣（勁度系數(shù)一樣）。筋粗細、形狀、材質一樣（勁度系數(shù)一樣）。再問：再問：每次實驗中橡皮筋拉伸的長度有什么要每次實驗中橡皮筋拉伸的長度有什么要 求？求？ 相同相同4 4、怎樣求小車獲得的速度？應該采用那些點、怎樣求小車獲得的速度？應該采用那些點距來計算小車的速度？距來計算

8、小車的速度？小車的運動情況：小車的運動情況： 變加速直線運動（加速度越來越小的加速變加速直線運動（加速度越來越小的加速運動）運動）勻速運動勻速運動我們應該求小車我們應該求小車勻速階段勻速階段的速度。的速度。即：彈力即：彈力做功剛完畢時小車的速度做功剛完畢時小車的速度 例例: 為研究功與物體速度變化的關系，在某次實驗中為研究功與物體速度變化的關系，在某次實驗中某同學得到了如圖所示的一條紙帶某同學得到了如圖所示的一條紙帶,（1）應選哪些點間距進行測量？）應選哪些點間距進行測量？（2）怎樣根據(jù)測得的數(shù)據(jù)進行確定小車的速度？）怎樣根據(jù)測得的數(shù)據(jù)進行確定小車的速度？ . . . . . . . A B

9、C D E F G （1）選用）選用DG段段 （2）V=LDG / tDG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行實同樣的橡皮筋進行實驗，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

10、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)進行估算，大致判斷兩個量可能的關系，、對測量數(shù)據(jù)進行估算，大致判斷兩個量可能的關系，然后以然后以W W為縱坐標，為縱坐標，v v，v v2 2（或其它）為橫坐標作圖。（或其它）為橫坐標作圖。實驗實驗次數(shù)次數(shù)橡皮筋橡皮筋做的功做的功勻速運動時的速度勻速運動時的速度1 1W W0.2320.2320.0538240.0538240.0124870.0124870.4816640.4816642 22W2W0.3210.3210.1030410.1030410.0330760.0330

11、760.5665690.5665693 33W3W0.4170.4170.1738890.1738890.0725120.0725120.6457550.6457554 44W4W0.4690.4690.2199610.2199610.1031620.1031620.6848360.6848365 55W5W0.5290.5290.2798410.2798410.1480360.1480360.7273240.7273246 66W6W0.5710.5710.3260410.3260410.1861690.1861690.7556450.755645三、采集數(shù)據(jù)三、采集數(shù)據(jù) 生成結論生成結論v2v3vv問題問題：如何找到功與速度的關系？：如何找到功與速度的關系？ 方