人教版高一物理必修2第七章第6节实验探究功与速度变化的关系 15张PPT需要WPS打开

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第七章
机械能守恒定律
§
7.6
实验：
探究功与速度间的关系
主讲：
娄员俊
高一物理组
2020.04.06.
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通过研究重力做的功与重力势能变化的关系，我们认识了重力势能；通过探究弹力做的功与弹性势能变化的关系，认识了弹性势能。同样的思路，我们欲认识物体的动能，就从研究合力做功与动能变化的关系入手。而物体的动能与它的速度密切相关，而物体速度的变化又与力对它做的功有关，所以，这一节我们通过实验探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，进一步认识动能。
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思考与讨论
2.简述本实验数据处理的方法
1.简述本实验的实验原理和教材方案二中重要的操作步骤。
3.说一说实验方案二中应特别注意哪些问题？
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1.实验目的
1）设计实验方案、记录实验数据、探寻做功与物体速度变化间的定量关系
2）提升实验操作技能，发展实验探究能力。
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2.实验原理
探究功与动能变化的关系，可通过改变力对物体做的功，测出力对物体做不同的功时物体的速度，为简化实验可将物体初速度设为零，由如图所示的装置实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍的改变，再利用打点计时器和纸带来测量相应的每次小车的末速度
展评2
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3.实验器材
打点计时器、小车、电源及导线、橡皮筋、刻度尺、长木板、铁钉等
展评21
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2）先用1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，设此次1条橡皮筋对小车做的功为W1，将这组数据记入表格
4.实验步骤
1）按图(1)安装实验器材，同时平衡摩擦力
橡皮筋
的条数
橡皮筋做的功
位移x/m
时间t/s
速度v
速度的平方v2
速度的平方
1
W
?
?
?
?
?
2
2W
?
?
?
?
?
3
3W
?
?
?
?
?
4
4W
?
?
?
?
?
5
5W
?
?
?
?
?
6
6W
?
?
?
?
?
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4）用3条、4条…橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和相应的速度，记入表格
3）用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，橡皮筋对小车做的功为2W1，测出小车获得的速度v2，将这组数据记入表格
展评3
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2）结论：在误差允许的范围内，W?v2的图像是一条通过原点的直线，即：W∝v2
5.数据的分析、处理及结论
6.注意事项
1）必须平衡摩擦力
2）应选纸带上均匀分布的点测小车速度
1）以1条橡皮筋做的功为单位，作出W?v2的图像
W
0
v
2
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例1：某兴趣小组在做“探究做功和物体速度变化关系”的实验前，提出了以下几种猜想：①W∝v,
②W∝v
2,
③他们的实验装置如图(1)所示，实验中获得的数据如下：
橡皮筋的条数
橡皮筋做的功
位移x/cm
时间t/s
速度v/m/s
速度的平方
v2
速度的平方根
1
W
7.92
0.08
0.99
0.98
0.99
2
2W
11.12
0.08
1.39
1.94
1.18
3
3W
13.76
0.08
1.72
2.95
1.31
4
4W
15.84
0.08
1.98
3.92
1.41
5
5W
18.24
0.08
2.28
5.22
1.51
6
6W
19.36
0.08
2.42
5.88
1.55
（2）因方木板不可能绝对光滑，故在安装如图所示的方木板时，必须进行的一步操作是：
（3）在测量小车获得的速度时，必须选纸带上点迹分布均匀的部分计算，其理由是：
（4）某同学据表中的测量数据作出了W?v的图像，如图(2)所示，发现其图像不是一条直线，可知W∝v的猜想是否正确？
。欲想得到一条直线，分析表中的数据，选择合适的坐标轴和单位长度，在图(4)中作图。
（1）本实验的主要器材有：打点计时器、小车、电源及导线、天平、橡皮筋、刻度尺、长木板、铁钉、秒表等，其中不需要的器材是：
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（4）某同学据表中的测量数据作出了W?v的图像，如图(1)所示，发现其图像不是一条直线，可知W∝v的猜想是否正确？
。欲想得到一条直线，分析表中的数据，选择合适的坐标轴和单位长度，在图(2)中作图。
（2）因方木板不可能绝对光滑，故在安装如图所示的方木板时，必须进行的一步操作是：
（3）在测量小车获得的速度时，必须选纸带上点迹分布均匀的部分计算，
其理由是：
W
0
v
图(1)
图(2
)
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例2：某实验小组采用图(3)所示的装置探究“动能定理”，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器工作频率为
50
Hz.
图(3)
钩码
长木板
滑轮
细线
小车
打点计时器
纸带
（1）实验的部分步骤如下，请在横线上补充完整。
①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；
②将小车停在打点计时器附近，
，
，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，
；
③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作。
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（2）图(4)中所示的是钩码质量为
0.03
kg
，砝码质量为
0.02
kg
时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点
0
及
A
、
B
、
C
、
D
和
E
五个计数点，可获得各计数点到
0
的距离
5
及对应时刻小车的瞬时速度
，请将
C
点的测量结果填在表
1
中的相应位置
。
纸带运动方向
O
A
B
C
D
E
0cm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
图(4)
（3）在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，
做正功，
做负功
。
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（4）实验小组根据实验数据绘出了图(7)中的图线（其中
Δv
2
=
v
2
-
v
0
2
），根据图线可获得的结论是
.
要验证“动能定理”，还需要测量的物理量是摩擦力和
简述测摩擦力的方法
（5）为了简化实验，在本实验操作步骤中只需增加一步操作，就可不必测摩擦力。所增加的这步操作是:
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教材P48
2、
3
、
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