徐州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)高級(jí)中學(xué)高中物理二導(dǎo)學(xué)案實(shí)驗(yàn)探究功與速度變化的關(guān)系

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精§7。6《實(shí)驗(yàn):探究功與速度變化的關(guān)系》【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1。會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度;2.會(huì)利用物理圖像探究功與物體速度變化的關(guān)系；3。通過(guò)用紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)探究功與速度的關(guān)系.【知識(shí)鏈接】1、復(fù)習(xí)必修一第二章實(shí)驗(yàn)“1實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”，知道怎樣通過(guò)紙帶求小車的瞬時(shí)速度的方法。2、復(fù)習(xí)必修一第四章實(shí)驗(yàn)“2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”中的參考案例二，知道怎樣平衡摩擦力及得到小車合力的方法.【學(xué)習(xí)過(guò)程】探究一：與動(dòng)能相關(guān)的因素問(wèn)題1、物體的動(dòng)能與哪些因素有關(guān)？問(wèn)題2、物體由靜止勻加速運(yùn)動(dòng)L距離時(shí)，物體的速度和加速度大小有什么定性關(guān)系？物體由靜止勻加速運(yùn)動(dòng)L距離時(shí)，物體的速度越大，則加速度。問(wèn)題3、由牛頓第二定律可知，物體的加速度a由哪些因素決定?問(wèn)題4、在前面，我們通過(guò)研究重力做功來(lái)尋求重力勢(shì)能的表達(dá)式，通過(guò)研究彈力做功來(lái)尋求彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式.現(xiàn)在，我們應(yīng)該通過(guò)研究物體受到的哪個(gè)力做功來(lái)尋求動(dòng)能的表達(dá)式呢?探究二：實(shí)驗(yàn)方案圖1由重力提供牽引力圖2由橡皮筋提供牽引力問(wèn)題5、在兩種實(shí)驗(yàn)方案中，如何平衡摩擦力？為什么要平衡摩擦力？問(wèn)題6、如何求解小車運(yùn)動(dòng)到某一點(diǎn)時(shí)的速度大小？問(wèn)題7、在圖1的方案中，假設(shè)小車質(zhì)量M，重物質(zhì)量m，小車的摩擦力已經(jīng)平衡。嘗試?yán)门ｎD第二定律求解繩子的拉力F與重物的重力mg的關(guān)系，并說(shuō)明什么情況下可以近似用mg代表F。問(wèn)題8、在圖1和圖2兩種方案中，如何求解和記錄牽引力對(duì)小車做的功?問(wèn)題9、在圖1的實(shí)驗(yàn)中，能不能只用一條紙帶來(lái)記錄拉力做功不同及對(duì)應(yīng)的速度？問(wèn)題10、在圖2的實(shí)驗(yàn)中，為什么每次試驗(yàn)要把小車?yán)较嗤奈恢冕尫?？【例題1】實(shí)驗(yàn)中,小車會(huì)受到阻力,可以使木板傾斜作為補(bǔ)償．則下面操作正確的是(）A．使拖著紙帶的小車由靜止釋放，小車不下滑即可B．使拖著紙帶的小車由靜止釋放,小車能下滑即可C．沿木板向下推拖著紙帶的小車，放手后打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)距均勻即可D．以上說(shuō)法都不對(duì)【變式1】在“探究功與物體速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中得到了一條如圖所示的紙帶,這條紙帶上的點(diǎn)兩端較密，中間疏，出現(xiàn)這種情況的原兇可能是(）A．電源的頻率不穩(wěn)定B．木板傾斜程度太大C．沒(méi)有使木板傾斜或傾斜角太小D．小車受到的阻力沒(méi)有平衡掉探究三：實(shí)驗(yàn)步驟安裝器材。按圖2所示安裝號(hào)實(shí)驗(yàn)器材.2、平衡摩擦力。將安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的長(zhǎng)木板的一端墊起,紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,不掛橡皮筋，閉合電源，輕推小車,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出間隔均勻的點(diǎn)。3、操作和記錄。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v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋彈力對(duì)小車做功為W，并將得到的數(shù)據(jù)計(jì)入表格。換用2條、3條、4條、……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v2、v3、v4、……，橡皮筋對(duì)小車做功分別為2W、3W、4W、……，將數(shù)據(jù)記入表格。4、分析數(shù)據(jù)。嘗試做W-v，W-v2等圖象,探究W和v的關(guān)系?！纠}2】關(guān)于“探究功與物體速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,下列敘述正確的是（)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B．每次實(shí)驗(yàn)中,橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度沒(méi)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D．先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出探究四:數(shù)據(jù)處理1、計(jì)算法。根據(jù)測(cè)出的速度分別按W∝v，W∝v2,W∝v3，W∝，……算出相應(yīng)的功的值,并與實(shí)際的功進(jìn)行比較，找出功W與速度v的關(guān)系。2、圖像法。根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，分別作出W—v圖象，W-v2圖象，W-v3圖象，W-圖象，……,如果哪一種圖象更接近于過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，功與速度之間就是哪一種正比關(guān)系。橡皮筋做功n個(gè)間隔距離x（m)n個(gè)間隔時(shí)間T（s）v(m/s）v2(m2/s2)v3(m3/s3)1W22W33W44W55W知識(shí)點(diǎn)五：誤差分析1、由于忘記平衡摩擦力或沒(méi)有完全平衡摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。2、橡皮筋長(zhǎng)度、粗細(xì)不一，使得拉力及拉力的功與條數(shù)不成正比帶來(lái)的誤差.3、紙帶上所打點(diǎn)的間距測(cè)量也會(huì)帶來(lái)誤差。4、作圖描點(diǎn)帶來(lái)的誤差?！井?dāng)堂檢測(cè)】（溫馨提示:選擇題有一個(gè)或多個(gè)選項(xiàng)正確）1、如圖所示，是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“功和物體速度變化的關(guān)系"的實(shí)驗(yàn),圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W。當(dāng)我們用2條、3條……完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次……實(shí)驗(yàn)時(shí),每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放。小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出。（1）除了圖中的已給出的實(shí)驗(yàn)器材外,還需要的器材有；（填“秒表”、“天平”或“刻度尺”)（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，應(yīng)采取的措施是；（3）每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車獲得的末速度，應(yīng)選用下圖所示紙帶的部分進(jìn)行測(cè)量；(4）下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，請(qǐng)將第2次、第3次……實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對(duì)應(yīng)的位置；(5）從理論上講，橡皮筋做的功Wn和物體速度vn變化的關(guān)系應(yīng)是：Wn∝。請(qǐng)你運(yùn)用數(shù)據(jù)表中測(cè)定的數(shù)據(jù)在下圖所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性；以下各物理量單位均是國(guó)際基本單位.橡皮筋做的功10個(gè)間隔的距離x/m10個(gè)間隔的時(shí)間t/s小車獲得的速度vn小車速度的平方vn21W0。2000。220。2800.230.3000.240。4000。250.4500.22、某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置探究“做功與物體速度變化的關(guān)系”，圖中小車可放置砝碼．實(shí)驗(yàn)中，小車碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼未到達(dá)地面，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz。如圖所