人教高中物理必修二7.6实验：探究功与速度变化的关系 课件（25张ppt）

(共25张PPT)
7.6、实验：探究功与速度变化的关系
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
WG＝EP1－EP2
猜想
（1）物体的动能与哪些因素有关？
（2）如何进行研究？
猜测物体的动能可能与其质量和速度有关。
用控制变量法，先控制质量不变，用实验研究物体的动能与速度的关系。
（1）物体动能的变化由做功引起。那么，实验中如何对物体作功？又怎样来表示功的大小呢？
一、实验的设计
思路引导
可以是恒力做功。例如用一砝码盘牵引着小车做实验，可以通过改变砝码盘的质量，用W=FS表示功的大小。
也可以是变力做功。例如，用书上采用的通过增加每次牵引小车的橡皮筋数目的办法来表示功的大小。
请你思考
（2）如何测量物体的速度呢？
思路引导
可以用打点计时器测量小车的速度。
实验：探究做功与小车速度变化的关系
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
探究的器材
探
究的
思
路
1、测量橡皮筋对小车做的功W
2、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v
3、数据处理，寻找W与v的关系
探究的技巧
1、测量橡皮筋对小车做的功W
问题：探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？
橡皮筋的弹力做功不容易计算，然而改用橡皮筋的条数，保持小车相同的运动距离，则弹力功的大小与橡皮筋的条数成正比。
即，橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W……
不需要
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联起来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋的伸长都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……
问题：每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？
相同
请你思考
怎样选择橡皮筋比较好呢？
思路导引
要选择粗细差不多，弹性也比较一致的橡皮筋为好。
如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力。
思考
橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？
把木板的一端垫高，使重力沿斜面向下的力与摩擦力平衡
F阻
F
G
F阻
FN
还有摩擦力做功
F
F2
F1
应该采用那些点距来计算小车的速度？
小车的运动情况：
实例二：变加速直线运动（加速度逐渐减小）
匀速运动
我们应该求小车匀速阶段的速度。
即：弹力做功刚完毕时小车的速度
实例一：匀加速直线运动
(1)按图示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力．
(2)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，设此时橡皮筋对小车做的功为W1，将这一组数据记入表格．
(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，这时橡皮筋对小车做的功为W2，测出小车获得速
度v2，将数据记入表格．
(4)用3条、4条……橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速
度，记入表格．
实验步骤
思路：
做出W—v
W—v2
W—v3……的图象，看他们之间的关系
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?
数据处理
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
数据处理
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
实验结论：
即力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的平方成正比。
参考示例一，在什么情况下可以近似用物体的
重量
G代表小车受到的牵引力F(71页说一说)
小车：F=Ma
重物：G-F=ma
消去加速度，得到牵引力F和物重G的关系
当小车的质量比重物大很多
(M>>m)时