[学案+答案]人教版 必修二 第七章第六节 《探究功和速度变化的关系》

7．6 《探究功和速度变化的关系》学案
【学习目标】
1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
2、学习利用物理图象探究功与物体速度变化的关系。
【重点难点】
教学重点
学习探究功与速度变化关系的物理方法，并会利用图象法处理数据。
教学难点
实验数据的处理方法――图象法。
【课前预习】预习本节内容，完成下面问题：
（1）探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？是否需要测出各次小车速度的具体数值？可以怎么做？
（2）每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？为什么？
（3）小车获得的速度怎样计算？
（4）实验完毕后，我们用什么方法分析橡皮筋对小车作的功和小车速度的关系？
（5）小车在木板上运动时会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？
（6）纸带上的点距并不都是均匀的，应该采用那些点距来计算小车的速度？为什么？
【堂中互动】
[问题探究1] 1、测量橡皮筋对小车做的功W
问题a：橡皮筋对小车做的功如何测量？
F为变力，做的功很难测量。
问题b：探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？
措施： 设法让橡皮筋每次对小车做的功分别为
W、2W、3W……
问题c：每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？
相同
[问题探究2] 小车在木板上运动时会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？
使木板稍微倾斜，用重力的分力（下滑力）来平衡小车运动过程中受到的阻力。
[问题探究3] 测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v
问题：如何测量小车的速度？
利用打点计时器打出的纸带
问题：纸带上打出的点并不都是均匀的，应该采用那些点来计算小车的速度？为什么？
取点迹清晰且间距均匀的部分
例: 为研究功与物体速度变化的关系，在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带,
（1）应选哪些点间距进行测量？
（2）怎样根据测得的数据进行确定小车的速度？
解析：（1）选用DE段
（2）V＝L / t
[问题探究4] 数据处理，寻找W与v的关系
问题：如何找到功与速度的关系？
方法一：计算法 ：比较麻烦
方法二：图像法 ： 简便直观，可以减少偶然误差
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【参考实验步骤】
1、按图装好实验器材，把木板稍微倾斜，平衡阻力
2、先用一条橡皮筋做实验，把橡皮筋拉长到一定的位置，理好纸带，接通电源，释放小车。
3、换用纸带，改用2条、3条……同样的橡皮筋进行实验，保持每次实验中橡皮筋拉长的长度相同。
4、由纸带算出小车获得的速度，把小车第一次获得的功计为W，第2次，第3次……计为2W，3W ……
5、对测量数据进行估算，大致判断两个量可能的关系，然后以W为纵坐标，v，v（或其它）为横坐标作图。
[问题探究5] 结 论
弹簧弹力对小车做的功与速度的平方成正比
注：这里的弹力就是物体受到的合外力
因为小车从静止开始运动，初速度为零，末速度就是小车速度的变化。
拓展：如果小车的初速度不为零，功与速度之 间应该有什么样的关系？
[新题体会] 图象法在物理解题中的应用
[教师点拨] ☆用图象法解决物理问题，简便直观 ，往往会收到意想不到的效果。
例题2、有一只小老鼠离开洞穴沿直线前进，它的速度与到洞穴的距离成反比，当它行进到离洞穴距离为d1的甲处时速度为v1，试求：
（1）老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度v2多大？
（2）从甲处到乙处要用去多少时间？
解析：（1）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，得vd ＝ vd
所以老鼠行进到离洞穴距离为d的乙处时速度v＝dv/d
（2）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，作出图象，如图所示
由图线下方的面积代表的物理意义可知，从d1到d2的“梯形面积”就等于从甲处到乙处所用的时间，易得
【课堂练习】
1、本节是一个探究性实验，探究的目的是( )
A、探究力与物体运动速度的关系
B、探究力与物体运动加速度的关系
C、探究力对物体做功与物体加速度变化的关系
D、探究力对物体做功与物体速度变化的关系
2、对橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难 ( http: / / www.21cnjy.com )的，我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次的多少倍，使用的方法是 ( )
A、用同样的力对小车做功，让小车通过的距离 ( http: / / www.21cnjy.com )依次是s、2s、3s……进行第1次、第2次、第3次……实验时，力对物体做的功就是W、2W、3W ……
B、让小车通过相同的距离，第1次力为F、第2次力为2F、第3次力为3F……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W ……
C、选用相同的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉 ( http: / / www.21cnjy.com )伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时，橡皮筋对物体做的功就是W、2W、3W ……
D、利用弹簧秤测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离s，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W ……
3、在本实验中，小车在运动 ( http: / / www.21cnjy.com )中会受到阻力作用，这样，在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是，使木板略微倾斜，对于木板的倾斜程度，下面说法正确的是 ( )
A、木板只要稍微倾斜一些即可，没有什么严格的要求
B、木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件：即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力
C、如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动，这木板的倾斜程度是符合要求的
D、其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的
7.6参考答案
【课前预习】
参见课堂互动讲解
【课堂练习】
1.D 2.C 3.BC
. . . . . . . .
A B C D E F G