2018_2019學(xué)年高中物理第七章機(jī)械能守恒定律6實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系課件新人教版.pptx

6實(shí)驗(yàn) 探究功與速度變化的關(guān)系 第七章機(jī)械能守恒定律 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 通過實(shí)驗(yàn)探究力對物體做的功與物體速度變化的關(guān)系 2 學(xué)習(xí)利用圖象法探究功與物體速度變化的關(guān)系 內(nèi)容索引 題型演練學(xué)以致用實(shí)訓(xùn)演練 達(dá)標(biāo)檢測檢測評價(jià)達(dá)標(biāo)過關(guān) 技能儲備明確原理提煉方法 技能儲備 一 方案一借助恒力做功探究功與速度變化的關(guān)系 1 原理由鉤碼通過滑輪牽引小車 當(dāng)小車的質(zhì)量比鉤碼質(zhì)量大得多時(shí) 可以把鉤碼所受的當(dāng)作小車受到的牽引力 如圖1所示 圖1 改變鉤碼的或者改變小車運(yùn)動的 也就改變了牽引力做的功 從而探究牽引力做的功與小車獲得的速度間的關(guān)系 重力 質(zhì)量 距離 2 實(shí)驗(yàn)步驟 1 按圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)器材 2 平衡摩擦力 將安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的長木板的一端墊高 讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連在小車后端 填 不掛 或 掛上 鉤碼 接通電源 輕推小車 直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)為止 3 在小車中放入砝碼 把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 連在小車后端 用細(xì)線繞過滑輪連接小車和鉤碼 4 將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近 先 再 小車運(yùn)動一段時(shí)間后 關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 5 改變鉤碼的數(shù)量 更換紙帶重復(fù) 4 的操作 不掛 間隔均勻 接通電源 釋放小車 3 數(shù)據(jù)處理 1 選取點(diǎn)跡清晰的紙帶 選紙帶上第一個(gè)點(diǎn)及距離第一個(gè)點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn) 并依次標(biāo)上0 1 2 3 2 測出0到點(diǎn)1 點(diǎn)2 點(diǎn)3 的距離 即對應(yīng)的小車的位移x1 x2 x3 利用公式vn 求出點(diǎn)1 點(diǎn)2 點(diǎn)3 對應(yīng)的瞬時(shí)速度v1 v2 v3 3 確定此紙帶所掛的鉤碼的重力G 利用Wn 分別求出小車的位移為x1 x2 x3 時(shí)牽引力所做的功W1 W2 W3 4 先對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行估算 或作W v草圖 大致判斷兩個(gè)量可能的關(guān)系 如果認(rèn)為是W v2 或其他 然后以W為縱坐標(biāo) v2 或其他 為橫坐標(biāo)作圖 從而判定結(jié)論 Gxn 4 注意事項(xiàng) 1 平衡摩擦力時(shí) 不掛鉤碼 輕推小車后 小車能做勻速直線運(yùn)動 2 為保證鉤碼的重力近似等于小車受到的牽引力 應(yīng)使鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 3 計(jì)算牽引力做功時(shí) 可以不必算出具體數(shù)值 只用位移的數(shù)值與符號G的乘積表示即可 二 方案二借助橡皮筋做功探究功與速度變化的關(guān)系 1 原理使小車在橡皮筋的作用下彈出 如圖2所示 圖2 改變橡皮筋的條數(shù) 用n表示條數(shù) 橡皮筋對小車做的功分別是一條橡皮筋做功時(shí)的 測出小車被彈出后的速度 能夠找到橡皮筋對小車做的功與小車速度的關(guān)系 n倍 2 實(shí)驗(yàn)步驟 1 按圖所示安裝實(shí)驗(yàn)器材 2 平衡摩擦力 3 第一次先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn) 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測出小車獲得的速度v1 設(shè)此時(shí)橡皮筋彈力對小車做的功為W 并將測得的數(shù)據(jù)記入表格 4 換用2條 3條 4條 同樣的橡皮筋做實(shí)驗(yàn) 并使橡皮筋拉伸的長度都和第一次相同 測出v2 v3 v4 橡皮筋對小車做功分別為2W 3W 4W 將數(shù)據(jù)記入表格 3 數(shù)據(jù)處理 1 速度數(shù)值的獲得 實(shí)驗(yàn)獲得的是如圖3所示的紙帶 為探究橡皮筋彈力做功與小車速度變化的關(guān)系 需要測量的是彈力做功結(jié)束時(shí)小車的速度 即小車做的速度 所以 應(yīng)該在紙帶上測量的物理量是圖中間隔均勻的點(diǎn)A1 A3間的距離x 小車此時(shí)速度的表達(dá)式為v 其中T是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期 勻速運(yùn)動 圖3 2 計(jì)算橡皮筋彈力對小車做的功分別為W 2W 3W 時(shí)對應(yīng)的v v2 v3 的數(shù)值 填入表格 3 逐一與W的一組數(shù)值對照 判斷W與v v2 v3 的可能關(guān)系或嘗試著分別畫出W與v W與v2 W與v3 W與 間關(guān)系的圖象 找出哪一組的圖象是直線 從而確定功與速度的正確關(guān)系 4 注意事項(xiàng) 1 實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇粗細(xì) 形狀 長度 材料完全相同的橡皮筋 2 每次實(shí)驗(yàn)時(shí)都讓小車從同一位置由靜止釋放 即保證每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度都保持一致 3 實(shí)驗(yàn)中不必算出功的具體數(shù)值 只要測出以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí)做的功是第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的多少倍即可 4 平衡摩擦力時(shí) 不要拴橡皮筋 但應(yīng)連著紙帶且接通電源 5 打出的紙帶上的點(diǎn)間距并不都是均勻的 應(yīng)選取點(diǎn)間距均勻的部分來求小車的速度 題型演練 例1如圖4所示 用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車 使它在長木板上運(yùn)動 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動情況 利用該裝置可以完成 探究做功與物體速度變化的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn) 答案 一 借助恒力做功探究功與速度變化的關(guān)系 圖4 1 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是 填選項(xiàng)前的字母 A 直流電源B 交流電源 2 實(shí)驗(yàn)中 需要平衡摩擦力和其他阻力 正確操作方法是 填選項(xiàng)前的字母 A 把長木板右端墊高B 改變小車的質(zhì)量在不掛重物且 填選項(xiàng)前的字母 的情況下 輕推一下小車 若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動 表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響 A 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不打點(diǎn)B 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn) 答案 3 接通電源 釋放小車 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn) 將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為O 在紙帶上依次取A B C 若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T 測得A B C 各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為x1 x2 x3 如圖5所示 圖5 實(shí)驗(yàn)中 重物質(zhì)量 小車質(zhì)量 可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg A 遠(yuǎn)小于B 遠(yuǎn)大于C 等于 答案 4 從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中 拉力對小車做的功W 打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v mgx2 答案 例2某學(xué)習(xí)小組做 探究功與速度變化的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)裝置如圖6所示 圖中小車在一條橡皮筋作用下彈出 沿木板滑行 這時(shí) 橡皮筋對小車做的功記為W 當(dāng)用2條 3條 完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次 第3次 實(shí)驗(yàn)時(shí) 每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長的長度都保持一致 每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打在紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算 二 借助橡皮筋做功探究功與速度變化的關(guān)系 解析 答案 圖6 1 除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外 還需要導(dǎo)線 開關(guān) 刻度尺和 選填 交流 或 直流 電源 交流 解析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源 2 實(shí)驗(yàn)中 小車會受到摩擦阻力的作用 可以使木板適當(dāng)傾斜來平衡摩擦阻力 則下面操作正確的是A 放開小車 能夠自由下滑即可B 放開小車 能夠勻速下滑即可C 放開拖著紙帶的小車 能夠自由下滑即可D 放開拖著紙帶的小車 能夠勻速下滑即可 解析平衡摩擦力時(shí) 應(yīng)將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器系在小車上 放開拖著紙帶的小車 小車以及紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦力和小車的重力沿木板方向的分力平衡 故D正確 解析 答案 3 若木板水平放置 小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動 當(dāng)小車速度最大時(shí) 關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置 下列說法正確的是A 橡皮筋處于原長狀態(tài)B 橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C 小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處D 小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線 解析木板水平放置 未平衡摩擦力 放開小車后 小車做加速運(yùn)動 當(dāng)橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時(shí) 小車的速度最大 此時(shí)橡皮筋仍處于伸長狀態(tài) 小車在兩個(gè)鐵釘連線的左側(cè) 尚未到兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處 故B正確 解析 答案 4 在操作正確的情況下 打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的 為了測量小車獲得的速度 應(yīng)選用圖7紙帶的 填 A G 或 G J 部分進(jìn)行測量 解析從紙帶上看 紙帶的G J段打點(diǎn)比較均勻 所以應(yīng)選用紙帶的G J段進(jìn)行測量 解析 答案 圖7 G J 例3在做 探究功與物體速度變化的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)時(shí) 小車的質(zhì)量為m 使用橡皮筋6根 每次增加一根 實(shí)驗(yàn)中W v v2的數(shù)據(jù)已填在表格中 1 試在圖8甲 乙中作出相應(yīng)關(guān)系圖象 圖8 答案 解析 答案見解析圖 解析如圖所示 2 從圖象可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 W v2 答案 解析 解析從圖 b 看出W v2 達(dá)標(biāo)檢測 1 借助橡皮筋做功探究功與速度變化的關(guān)系 小王同學(xué)做 探究合力做功與物體速度變化關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)裝置如圖9甲所示 小車在橡皮筋作用下彈出 沿木板滑行 先平衡摩擦力 用1條橡皮筋對小車做的功記為W 當(dāng)用2條 3條 實(shí)驗(yàn)時(shí) 每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長的長度都保持一致 實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測出 1 在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過程 小王整理了一些實(shí)驗(yàn) 答案 1 2 3 圖9 低壓交流電源 刻度尺 導(dǎo)線 器材如圖乙所示 還缺少的器材是 3個(gè) 2 用一條紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 該同學(xué)發(fā)現(xiàn)有圖10中的兩種穿法 感到有點(diǎn)猶豫 你認(rèn)為 選填 A 或 B 的穿法更合理 答案 1 2 3 圖10 B 3 該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中 應(yīng)平衡摩擦力 應(yīng)選長短 粗細(xì)一樣的橡皮筋若干 每次實(shí)驗(yàn)都讓小車從同一地點(diǎn)由靜止釋放 以上操作對 實(shí)驗(yàn)中每條橡皮筋做相同的功 這一要求有幫助的是 填序號 答案 1 2 3 2 借助恒力做功探究功與速度的關(guān)系 某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖11所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系 圖中小車中可放置砝碼 實(shí)驗(yàn)中 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz 解析 答案 1 2 3 1 實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下 在小車中放入砝碼 把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 連在小車后端 用細(xì)線連接小車和鉤碼 將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近 小車拖動紙帶 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn) 改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量 更換紙帶 重復(fù) 的操作 圖11 先接通電源再釋放小車 關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 解析將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近后 需先接通電源 再釋放小車 讓其拖動紙帶 待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)后 關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 1 2 3 紙帶的測量結(jié)果 2 圖12是鉤碼質(zhì)量為0 03kg 砝碼質(zhì)量為0 02kg時(shí)得到的一條紙帶 在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A B C D E計(jì)數(shù)點(diǎn) 可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離x及對應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度v 請將C點(diǎn)的測量結(jié)果填在表中的相應(yīng)位置 圖12 答案 解析 1 2 3 5 18 5 16 5 20均可 0 49 解析在驗(yàn)證C點(diǎn)時(shí) 由題圖可知 C點(diǎn)與刻度尺上的6 18cm 6 16 6 20cm均可 對齊 所以C點(diǎn)