人教版高一物理必修2 7.6 实验：探究功与速度变化的关系 课件（45张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高一物理必修2 7.6 实验：探究功与速度变化的关系 课件（45张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-06-10 08:35:01 | ||
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文档简介
(共45张PPT)
第七章
机械能守恒定律
第六节
实验：探究功与速度变化的关系
人教版必修2
复习:
弹性势能
重力势能
动能
重力做功
弹力做功
外力做功
速度
？
方案一：变力做功与小车速度变化的关系
一、实验目的：通过实验探究橡皮筋对小车做功与小车速度的关系
二、实验器材：橡皮筋、小车、木板、打点计时器、铁钉等
橡皮筋
小车
打点计时器
纸带
木板
铁钉
思考1
：如何测W
小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮筋对小车做功？
橡皮筋对小车拉力做的功能否直接测量？
橡皮筋的弹力是变力，且弹力与伸长量的关系也不严格遵守胡克定律
，不容易计算。
?
?
?
C
B
A
橡皮筋被拉伸直到恢复原长的过程中
怎样设计实验才能解决这一问题?
三、实验原理：
解决方案
第一次用一条橡皮筋拉小车
第二次用两条完全相同的橡皮筋并起来栓到小车上拉小车，且使橡皮筋的伸长和第一次的伸长量一样
做功W
做功2W
依次类推，并联三条、四条……橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做的功为3W、4W……倍增法
思考2
：如何测V
小车在木板上做什么性质的运动？
先加速后匀速再减速
我们要测的速度是哪个阶段的速度？这个速度该如何测量？
橡皮筋恢复原长时的速度。利用打点计时器，用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时间的比值,即v=x/t计算
?
?
?
C
B
A
如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何平衡摩擦力。
橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？
把木板的一端适当垫高，使重力沿斜面的分力与摩擦力平衡。即，不挂橡皮筋小车匀速下滑。
F阻
F
G
F阻
FN
还有摩擦力做功
F
F2
F1
思考
3
：如何平衡摩擦力
4、在上述实验中打出的5
条纸带中，分别找出小车开始做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时的速度v1
、v2
、v3
、v4
、v5
。
3、用2
条、3
条、4
条、5
条橡皮筋分别代替1
条橡皮筋重做实验，保证每次释放小车的位置相同，即橡皮筋被拉伸的长度相同。
1、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将平板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后使小车恰能在板上做匀速直线运动为止。
2、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记下小车位置。接通打点计时器电源，
释放小车。
四
：
实验过程
?
?
C
B
A
五
：数据记录
实验次数
橡皮筋做的功
位移l
/m
时间间隔t
/s
匀速运动时的速度v
/(m/s)
1
2
3
4
5
4W
W
2W
3W
5W
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
弹力做功刚完毕时小车的速度
用什么方法处理数据比较直观?
图象法
六
：数据处理
做W-v图
若为曲线
若为直线，则W与v成正比
做W-v2图
若为曲线
若为直线，则W与v2成正比
……
……
做W-v3图
……
为什么不做
W-
图?
1
v
W
v
/(m/s)
1
2
3
4
5
6
0.80
1.10
1.28
1.53
1.76
1.89
W-v图
0
0
为什么图象会通过原点?
W-v2图
W
v2/(m2·s
-2)
0
0
1
0.64
2
1.21
3
1.64
4
2.34
5
3.10
6
3.57
表明W与
v2
成正比
1．(实验步骤)在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，得到如图7?6?8所示的四条纸带，应选用( )
自我检测
2．某同学用如图7?6?9所示的实验装置进行“探究功与速度变化的关系”的实验．图中A为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们均置于长木板上．实验时，通过改变橡皮筋的条数让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……通过打点计时器打下的纸带来测定小车获得的速度v1、v2、v3、…….请回答下面几个问题：
(1)在本实验中，小车会受到阻力的作用，这时需要使木板倾斜作为补偿，下列操作正确的是________．
A．不挂橡皮筋，轻轻推一下小车，使小车能够加速下滑即可B．不挂橡皮筋，轻轻推一下小车，使小车能够匀速下滑即可C．小车在橡皮筋的拉力作用下，能够加速下滑即可
D．小车在橡皮筋的拉力作用下，能够匀速下滑即可
(2)用一根橡皮筋套住小车，拉至某个位置，先接通电源再释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点．已知打点计时器使用的交流电周期为0.02
s．其中一次得到的纸带如图7?6?10所示，应选图中的________(填“AB”或“CD”)段来计算小车的速度v，计算结果为v＝________m/s.
(3)本实验使用的橡皮筋总数是6根，实验中W、v、v2的数据已记录在下面表格中，并根据数据画出了W?v和W?v2图像如图7?6?11所示．甲、乙两个图像中，________图像可以比较直观地得出功与速度变化的关系．
4.某同学探究合力做的功和物体速度变化的关系的实验装置如图7?6?12所示，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行．用1条橡皮筋时对小车做的功记为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，每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．
(1)木板水平放置，小车在橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是( )
A．橡皮筋仍处于伸长状态
B．橡皮筋恰好恢复原长
C．小车恰好运动到两个铁钉的连线处
D．小车已超过两个铁钉的连线
(2)图7?6?13是某次操作正确的情况下，电源频率为50
Hz时打点计时器打出的一条纸带，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________(填“A～F”或“F～I”)部分进行测量，速度大小为________m/s.
【想一想】如图所示的“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，若改变小车的质量重新做实验时，是否需要重新平衡摩擦力？
提示：探究恒力做功与物体动能改变的关系时，为了减小实验误差，需要平衡物体运动过程中受到的摩擦力。平衡摩擦力时，只要达到mgsinθ=μmgcosθ即可满足要求。由此知，改变小车的质量重新进行探究实验时，不需要重新平衡摩擦力。
方案三、气垫导轨
1.设计实验(如图)
所使用的器材有：_________、滑块、_______、计时器、气源、刻度尺、细绳、钩码等。
气垫导轨
光电门
2.研究计划
(1)直接验证：逐一比较力对物体所做的功与物体动能_____的大小之间的关系。
(2)用图像验证：
根据W=
,由实验数据作出_____及_____的关系图像。
W与v2
W与m
增量
习题
本节内容结束
第七章
机械能守恒定律
第六节
实验：探究功与速度变化的关系
人教版必修2
复习:
弹性势能
重力势能
动能
重力做功
弹力做功
外力做功
速度
？
方案一：变力做功与小车速度变化的关系
一、实验目的：通过实验探究橡皮筋对小车做功与小车速度的关系
二、实验器材：橡皮筋、小车、木板、打点计时器、铁钉等
橡皮筋
小车
打点计时器
纸带
木板
铁钉
思考1
：如何测W
小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮筋对小车做功？
橡皮筋对小车拉力做的功能否直接测量？
橡皮筋的弹力是变力，且弹力与伸长量的关系也不严格遵守胡克定律
，不容易计算。
?
?
?
C
B
A
橡皮筋被拉伸直到恢复原长的过程中
怎样设计实验才能解决这一问题?
三、实验原理：
解决方案
第一次用一条橡皮筋拉小车
第二次用两条完全相同的橡皮筋并起来栓到小车上拉小车，且使橡皮筋的伸长和第一次的伸长量一样
做功W
做功2W
依次类推，并联三条、四条……橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做的功为3W、4W……倍增法
思考2
：如何测V
小车在木板上做什么性质的运动？
先加速后匀速再减速
我们要测的速度是哪个阶段的速度？这个速度该如何测量？
橡皮筋恢复原长时的速度。利用打点计时器，用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时间的比值,即v=x/t计算
?
?
?
C
B
A
如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何平衡摩擦力。
橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？
把木板的一端适当垫高，使重力沿斜面的分力与摩擦力平衡。即，不挂橡皮筋小车匀速下滑。
F阻
F
G
F阻
FN
还有摩擦力做功
F
F2
F1
思考
3
：如何平衡摩擦力
4、在上述实验中打出的5
条纸带中，分别找出小车开始做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时的速度v1
、v2
、v3
、v4
、v5
。
3、用2
条、3
条、4
条、5
条橡皮筋分别代替1
条橡皮筋重做实验，保证每次释放小车的位置相同，即橡皮筋被拉伸的长度相同。
1、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将平板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后使小车恰能在板上做匀速直线运动为止。
2、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记下小车位置。接通打点计时器电源，
释放小车。
四
：
实验过程
?
?
C
B
A
五
：数据记录
实验次数
橡皮筋做的功
位移l
/m
时间间隔t
/s
匀速运动时的速度v
/(m/s)
1
2
3
4
5
4W
W
2W
3W
5W
.
.
.
.
.
.
.
.
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弹力做功刚完毕时小车的速度
用什么方法处理数据比较直观?
图象法
六
：数据处理
做W-v图
若为曲线
若为直线，则W与v成正比
做W-v2图
若为曲线
若为直线，则W与v2成正比
……
……
做W-v3图
……
为什么不做
W-
图?
1
v
W
v
/(m/s)
1
2
3
4
5
6
0.80
1.10
1.28
1.53
1.76
1.89
W-v图
0
0
为什么图象会通过原点?
W-v2图
W
v2/(m2·s
-2)
0
0
1
0.64
2
1.21
3
1.64
4
2.34
5
3.10
6
3.57
表明W与
v2
成正比
1．(实验步骤)在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，得到如图7?6?8所示的四条纸带，应选用( )
自我检测
2．某同学用如图7?6?9所示的实验装置进行“探究功与速度变化的关系”的实验．图中A为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们均置于长木板上．实验时，通过改变橡皮筋的条数让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……通过打点计时器打下的纸带来测定小车获得的速度v1、v2、v3、…….请回答下面几个问题：
(1)在本实验中，小车会受到阻力的作用，这时需要使木板倾斜作为补偿，下列操作正确的是________．
A．不挂橡皮筋，轻轻推一下小车，使小车能够加速下滑即可B．不挂橡皮筋，轻轻推一下小车，使小车能够匀速下滑即可C．小车在橡皮筋的拉力作用下，能够加速下滑即可
D．小车在橡皮筋的拉力作用下，能够匀速下滑即可
(2)用一根橡皮筋套住小车，拉至某个位置，先接通电源再释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点．已知打点计时器使用的交流电周期为0.02
s．其中一次得到的纸带如图7?6?10所示，应选图中的________(填“AB”或“CD”)段来计算小车的速度v，计算结果为v＝________m/s.
(3)本实验使用的橡皮筋总数是6根，实验中W、v、v2的数据已记录在下面表格中，并根据数据画出了W?v和W?v2图像如图7?6?11所示．甲、乙两个图像中，________图像可以比较直观地得出功与速度变化的关系．
4.某同学探究合力做的功和物体速度变化的关系的实验装置如图7?6?12所示，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行．用1条橡皮筋时对小车做的功记为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，每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．
(1)木板水平放置，小车在橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是( )
A．橡皮筋仍处于伸长状态
B．橡皮筋恰好恢复原长
C．小车恰好运动到两个铁钉的连线处
D．小车已超过两个铁钉的连线
(2)图7?6?13是某次操作正确的情况下，电源频率为50
Hz时打点计时器打出的一条纸带，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________(填“A～F”或“F～I”)部分进行测量，速度大小为________m/s.
【想一想】如图所示的“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，若改变小车的质量重新做实验时，是否需要重新平衡摩擦力？
提示：探究恒力做功与物体动能改变的关系时，为了减小实验误差，需要平衡物体运动过程中受到的摩擦力。平衡摩擦力时，只要达到mgsinθ=μmgcosθ即可满足要求。由此知，改变小车的质量重新进行探究实验时，不需要重新平衡摩擦力。
方案三、气垫导轨
1.设计实验(如图)
所使用的器材有：_________、滑块、_______、计时器、气源、刻度尺、细绳、钩码等。
气垫导轨
光电门
2.研究计划
(1)直接验证：逐一比较力对物体所做的功与物体动能_____的大小之间的关系。
(2)用图像验证：
根据W=
,由实验数据作出_____及_____的关系图像。
W与v2
W与m
增量
习题
本节内容结束