7.6 实验：探究功与速度变化的关系 课件（人教必修2）

课件23张PPT。第七章实验理论指导题型一第6节知能演练提升典题案例导析题型三题型二 一、实验目的
(1)探究力对物体做的功与物体速度变化的关系。
(2)体会探究过程和所用的方法。
二、实验原理
让橡皮筋拉动小车做功使小车的速度增加，若拉小车的橡皮筋的条数由1条变为2条、3条……则橡皮筋对小车做的功为W、2W、3W……利用打点计时器和纸带测量每次实验后小车的速度，分析每次做的功与速度的关系，总结出功与速度的关系。 三、实验器材
木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计
时器、低压交流电源、纸带、刻度尺等。
四、实验步骤
(1)按如图7－6－1所示安装好实验仪器。
(2)平衡摩擦力：将安装有打点计时器的长木板的一端垫起，纸带穿过打点计时器，不挂橡皮筋，闭合电源，轻推小车，使打点计时器在纸带上打出的点间隔均匀。图7－6－1 (3)第一次先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋弹力对小车做功为W，并将得到的数据记入表格中。
(4)换用2条、3条、4条…同样的橡皮筋做实验，并将橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，测出小车获得的速度v2、v3、v4…，橡皮筋对小车做功分别为2W、3W、4W…将数据记入表格中。 五、数据处理
(1)速度数值的获得：实验获得的是如图7－6－2所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功与小车速度的关系，需要测量的是弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度。所以，应该在纸带上测量的物理量是图中 A1、A3 间的距离 x，小车速度的表达式为 ，其中 T 是打点计时器的振动周期。即选择相邻距离基本相同的若干点来计算小车匀速时的速度。图7－6－2 (3)逐一与W的一组数值对照，判断W与 的可能关系或分别试探画出W与v、W与v2、W与v3、W与间关系的图像，找出哪一组的图像是直线，从而确定功与速度的正确关系。
六、注意事项
(1)适度平衡小车受到的摩擦力；
(2)每次实验小车都要从同一位置由静止开始运动；
(3)应选择粗细均匀，一致性好的橡皮筋；
(4)橡皮筋的拉伸长度要适度；
(5)使小车挂住橡皮筋的中点，放正小车，使小车沿木板的中间线运动。 七、误差分析
(1)误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比。
(2)平衡摩擦力不够或平衡过度造成误差。
(3)利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。 [例1]　关于“探究功与速度变化的关系”的实验中，下列叙述正确的是 (　　)
A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致
C．放小车的长木板应该尽量使其水平
D．先接通打点计时器的电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出 [解析]　本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了，A错。每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证以后各次实验时，橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，B错。小车运动中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，C错。实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D正确。
[答案]　D [例2]　如图7－6－3所示为某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验装置，图中小车是在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。图7－6－3 (1)在正确操作情况下，打在纸带上的点，并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的__________部分进行测量(根据如图7－6－4所示的纸带回答)；图7－6－4(2)下面是本实验的数据记录表。请运用表中测定的数据在图7－6－5所示的坐标系中作出相应的图像，得出的结论是_____________________________。图7－6－5[答案]　(1)GJ(只要取匀速部分均为正确)
(2)如图所示　结论见解析 [例3]　某同学在“探究功与速度变化的关系”实验中，设计了如图7－6－6甲所示的实验。将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器。先用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方。然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点。得到的纸带如图7－6－6乙所示，O点为计时器打下的第1个点，该同学对数据进行了下列处理：取OA＝AB＝BC，并根据纸带算出了A、B、C三点的速度分别为vA＝0.12 m/s，vB＝0.17 m/s，vC＝0.21 m/s。图7－6－6根据以上数据你能否大致判断W∝v2?[答案]　见解析
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