實(shí)驗(yàn)：探究做功與速度變化的關(guān)系11

1、6 6 探究功與物體速度變化的關(guān)系 1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究力對(duì)物體做的功與物體通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究力對(duì)物體做的功與物體 速度變化的關(guān)系速度變化的關(guān)系 2.體會(huì)探究的過(guò)程和所用的方法體會(huì)探究的過(guò)程和所用的方法 橡皮筋橡皮筋 小車(chē)小車(chē) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶紙帶 木板木板 鐵釘鐵釘 小組討論，你會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)怎樣的實(shí)驗(yàn)，小組討論，你會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)怎樣的實(shí)驗(yàn)， 來(lái)探究來(lái)探究做功做功和和速度變化速度變化之間的關(guān)系？之間的關(guān)系？ 小車(chē)在木板上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，哪一階段橡皮小車(chē)在木板上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，哪一階段橡皮 筋對(duì)小車(chē)做功？筋對(duì)小車(chē)做功？ 橡皮筋對(duì)小車(chē)橡皮筋對(duì)小車(chē) 拉力做的功能拉力做的功能 否直接測(cè)量？否直接測(cè)量？ 橡皮筋的

2、彈力是變力，橡皮筋的彈力是變力， 且彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系且彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系 也不嚴(yán)格遵守胡克定律也不嚴(yán)格遵守胡克定律 ， 不容易計(jì)算。不容易計(jì)算。 ? ? ? ? ? ? C B A 橡皮筋被拉伸橡皮筋被拉伸 直到恢復(fù)原長(zhǎng)直到恢復(fù)原長(zhǎng) 的過(guò)程中的過(guò)程中 怎樣設(shè)計(jì)實(shí)怎樣設(shè)計(jì)實(shí) 驗(yàn)才能解決驗(yàn)才能解決 這一問(wèn)題這一問(wèn)題? ? 第一次用第一次用一條一條橡皮筋拉小車(chē)橡皮筋拉小車(chē),設(shè)橡皮筋對(duì)小車(chē)做功設(shè)橡皮筋對(duì)小車(chē)做功 為為W 第二次用第二次用兩條兩條完全相同的橡皮筋并列栓到小車(chē)上完全相同的橡皮筋并列栓到小車(chē)上 拉小車(chē)，且使每條橡皮筋的伸長(zhǎng)都拉小車(chē)，且使每條橡皮筋的伸長(zhǎng)都和第一次的伸和第一次的伸 長(zhǎng)量一樣，

3、則橡皮筋以小車(chē)做的功為長(zhǎng)量一樣，則橡皮筋以小車(chē)做的功為2W 依次類(lèi)推，并聯(lián)依次類(lèi)推，并聯(lián)三條三條、四條四條橡皮筋，且拉伸橡皮筋，且拉伸 的長(zhǎng)度都一樣，做的功為的長(zhǎng)度都一樣，做的功為3W、4W 倍增法 小車(chē)在木板上做什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)？小車(chē)在木板上做什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)？ 先加速后勻速再減速先加速后勻速再減速 我們要取的速度是哪個(gè)階段的速我們要取的速度是哪個(gè)階段的速 度？這個(gè)速度該如何測(cè)量？度？這個(gè)速度該如何測(cè)量？ 橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)的速度。利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)的速度。利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器， 用橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)的一段位移與所用時(shí)間用橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)的一段位移與所用時(shí)間 的比值近似計(jì)算該點(diǎn)的瞬時(shí)速度的比

4、值近似計(jì)算該點(diǎn)的瞬時(shí)速度 在實(shí)驗(yàn)中小車(chē)要受到阻力，為了使在實(shí)驗(yàn)中小車(chē)要受到阻力，為了使 橡皮筋的力為小車(chē)的合外力我們應(yīng)橡皮筋的力為小車(chē)的合外力我們應(yīng) 該怎么辦？該怎么辦？ 把木板的一端墊把木板的一端墊 高，使重力沿斜高，使重力沿斜 面向下的分力與面向下的分力與 摩擦力平衡摩擦力平衡 4 4、在上述實(shí)驗(yàn)中打出的、在上述實(shí)驗(yàn)中打出的5 5 條紙帶中，分別找出小車(chē)條紙帶中，分別找出小車(chē) 開(kāi)始開(kāi)始近似做勻速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)近似做勻速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)，并分別測(cè)出勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，并分別測(cè)出勻速運(yùn)動(dòng)時(shí) 的速度的速度v v1 1 、v v2 2 、v v3 3 、v v4 4 、v v5 5 。 3 3、用、用2 2 條、條、3

5、 3 條、條、4 4 條、條、5 5 條橡皮筋分別代替條橡皮筋分別代替1 1 條橡條橡 皮筋重做實(shí)驗(yàn)，保證皮筋重做實(shí)驗(yàn)，保證每次釋放小車(chē)的位置相同每次釋放小車(chē)的位置相同，即，即 橡皮筋被拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度相同。橡皮筋被拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度相同。 1 1、將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在一塊平板上，讓紙帶的一端、將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在一塊平板上，讓紙帶的一端 夾在小車(chē)后端，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。將平板安夾在小車(chē)后端，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。將平板安 裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，調(diào)整高度，直至，調(diào)整高度，直至 輕推小車(chē)后使小車(chē)輕推小車(chē)后使小車(chē)恰能恰能在板上在板上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)為止。為止。 2

6、 2、將橡皮筋固定在小車(chē)前端。拉長(zhǎng)橡皮筋使小車(chē)位、將橡皮筋固定在小車(chē)前端。拉長(zhǎng)橡皮筋使小車(chē)位 于于靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，處，記下小車(chē)位置記下小車(chē)位置。接通打點(diǎn)計(jì)接通打點(diǎn)計(jì) 時(shí)器電源時(shí)器電源， 釋放小車(chē)釋放小車(chē)。 ? ? ? ? C B A 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 次數(shù)次數(shù) 橡皮筋橡皮筋 做的功做的功 位移位移 l /m 時(shí)間間隔時(shí)間間隔 t /s 勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度 v /(m/s) 1 2 3 4 5 4W W 2W 3W 5W . . . . . . . . . . 彈力做功剛完畢彈力做功剛完畢 時(shí)小車(chē)的速度時(shí)小車(chē)的速度 用什么方用什么方 法處理數(shù)法處理數(shù) 據(jù)比較直據(jù)比較直 觀(guān)觀(guān)

7、? 做做W- -v圖圖 若為曲線(xiàn)若為曲線(xiàn) 若為直線(xiàn)，則若為直線(xiàn)，則W與與v成正比成正比 做做W- -v2圖圖 若為曲線(xiàn)若為曲線(xiàn) 若為直線(xiàn)，則若為直線(xiàn)，則W與與v2成正比成正比 做做W- -v3圖圖 為什么不為什么不 做做 W- - 圖圖? 1 v 實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)1 12 23 34 45 5 橡皮筋個(gè)數(shù)橡皮筋個(gè)數(shù) ( (根根) ) 1 12 23 34 45 5 對(duì)小車(chē)做功對(duì)小車(chē)做功 WW2W2W3W3W4W4W5W5W 小車(chē)獲得的小車(chē)獲得的 速度速度V(m/sV(m/s) ) 0.751.001.251.401.60 V V2 20.56251.001.56251.962.56 下面是某物

8、理實(shí)驗(yàn)小組做的實(shí)驗(yàn)，測(cè)出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)下面是某物理實(shí)驗(yàn)小組做的實(shí)驗(yàn)，測(cè)出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 表明表明W與與 v2 成正比成正比 1、橡皮筋的選擇橡皮筋的選擇 2、平衡摩擦力平衡摩擦力 3、誤差分析誤差分析 4、橡皮筋的條數(shù)橡皮筋的條數(shù) 5、實(shí)驗(yàn)裝置的選取實(shí)驗(yàn)裝置的選取 1、功的測(cè)量 2、速度測(cè)量 位移相同,力不同橡皮筋法 力相同, 位移不同 重力法 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 光電門(mén) 探究力對(duì)物體做功功和速度速度變化的關(guān)系 歸納與拓展 探究牛頓第二探究牛頓第二 定律裝置定律裝置 驗(yàn)證機(jī)械能守驗(yàn)證機(jī)械能守 恒定律裝置恒定律裝置 參考實(shí)驗(yàn)步驟參考實(shí)驗(yàn)步驟 1、按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材，把木板稍微傾斜，平衡阻力、按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材，把木

9、板稍微傾斜，平衡阻力 2、先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，把橡皮筋拉長(zhǎng)到一定的位、先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，把橡皮筋拉長(zhǎng)到一定的位 置，理好紙帶，接通電源，釋放小車(chē)。置，理好紙帶，接通電源，釋放小車(chē)。 3、換用紙帶，改用、換用紙帶，改用2條、條、3條條同樣的橡皮筋進(jìn)行實(shí)同樣的橡皮筋進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)，保持每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度相同。驗(yàn)，保持每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度相同。 4 4、由紙帶算出小車(chē)獲得的速度，把小車(chē)第一次獲得的、由紙帶算出小車(chē)獲得的速度，把小車(chē)第一次獲得的 功計(jì)為功計(jì)為W W，第，第2 2次，第次，第3 3次次計(jì)為計(jì)為2W2W，3W 3W 5 5、對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，大致判斷兩個(gè)量可能的關(guān)系，、對(duì)

10、測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，大致判斷兩個(gè)量可能的關(guān)系， 然后以然后以W W為縱坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，v v，v v2 2（或其它）為橫坐標(biāo)作圖。（或其它）為橫坐標(biāo)作圖。 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 1、本節(jié)是一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，探究的目的是、本節(jié)是一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，探究的目的是 A、探究力與物體運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系、探究力與物體運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系 B、探究力與物體運(yùn)動(dòng)加速度的關(guān)系、探究力與物體運(yùn)動(dòng)加速度的關(guān)系 C、探究力對(duì)物體做功與物體加速度變化的、探究力對(duì)物體做功與物體加速度變化的 關(guān)系關(guān)系 D、探究力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)、探究力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān) 系系 D 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 2、對(duì)橡皮筋做的功來(lái)說(shuō)，直接測(cè)量是有困

11、難的，我們可以、對(duì)橡皮筋做的功來(lái)說(shuō)，直接測(cè)量是有困難的，我們可以 巧妙地避開(kāi)這個(gè)難題而不影響問(wèn)題的解決，只需要測(cè)出每巧妙地避開(kāi)這個(gè)難題而不影響問(wèn)題的解決，只需要測(cè)出每 次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功是第一次的多少倍，使用的次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功是第一次的多少倍，使用的 方法是方法是 A、用同樣的力對(duì)小車(chē)做功，讓小車(chē)通過(guò)的距離依次是、用同樣的力對(duì)小車(chē)做功，讓小車(chē)通過(guò)的距離依次是s、 2s、3s進(jìn)行第進(jìn)行第1 1次、第次、第2 2次、第次、第3 3次次實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì) 物體做的功就是物體做的功就是W W、2W2W、3W 3W B B、讓小車(chē)通過(guò)相同的距離，第、讓小車(chē)通過(guò)相同的距離，第1 1

12、次力為次力為F F、第、第2 2次力為次力為2F2F、第、第 3 3次力為次力為3F3F實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)小車(chē)做的功就是實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)小車(chē)做的功就是W W、2W2W、 3W 3W C C、選用相同的橡皮筋，在實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度保、選用相同的橡皮筋，在實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度保 持一致，當(dāng)用持一致，當(dāng)用1 1條、條、2 2條、條、3 3條條同樣的橡皮筋進(jìn)行第同樣的橡皮筋進(jìn)行第1 1次、次、 第第2 2次、第次、第3 3次次實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)物體做的功就是實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)物體做的功就是W W、 2W2W、3W 3W D D、利用彈簧秤測(cè)量對(duì)小車(chē)的拉力、利用彈簧秤測(cè)量對(duì)小車(chē)的拉力F F，利用直尺測(cè)量

13、小車(chē)在力，利用直尺測(cè)量小車(chē)在力 作用下移動(dòng)的距離作用下移動(dòng)的距離s s，便可以求出每次實(shí)驗(yàn)中力對(duì)小車(chē)做，便可以求出每次實(shí)驗(yàn)中力對(duì)小車(chē)做 的功，可控制為的功，可控制為W W、2W2W、3W 3W C 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 3、在本實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)在運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力作用，這樣，、在本實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)在運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力作用，這樣， 在小車(chē)沿木板滑行的過(guò)程中，除橡皮筋對(duì)其做功以外，在小車(chē)沿木板滑行的過(guò)程中，除橡皮筋對(duì)其做功以外， 還有阻力做功，這樣便會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)誤差，我們?cè)趯?shí)還有阻力做功，這樣便會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)誤差，我們?cè)趯?shí) 驗(yàn)中想到的辦法是，使木板略微傾斜，對(duì)于木板的傾驗(yàn)中想到的辦法是，使木板略微傾斜，對(duì)于木板的傾

14、 斜程度，下面說(shuō)法正確的是斜程度，下面說(shuō)法正確的是 A、木板只要稍微傾斜一些即可，沒(méi)有什么嚴(yán)格的要求、木板只要稍微傾斜一些即可，沒(méi)有什么嚴(yán)格的要求 B、木板的傾斜程度在理論上應(yīng)滿(mǎn)足下列條件：即重力、木板的傾斜程度在理論上應(yīng)滿(mǎn)足下列條件：即重力 使物體沿斜面下滑的分力應(yīng)等于小車(chē)受到的阻力使物體沿斜面下滑的分力應(yīng)等于小車(chē)受到的阻力 C、如果小車(chē)不受拉力時(shí)在滑行的木板上能做勻速運(yùn)動(dòng)，、如果小車(chē)不受拉力時(shí)在滑行的木板上能做勻速運(yùn)動(dòng)， 這木板的傾斜程度是符合要求的這木板的傾斜程度是符合要求的 D、其實(shí)木板不傾斜，問(wèn)題也不大，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)總是存在、其實(shí)木板不傾斜，問(wèn)題也不大，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)總是存在 誤差的誤差的 B

15、C 課堂練習(xí)課堂練習(xí) 4、 有一只小老鼠離開(kāi)洞穴沿直線(xiàn)前進(jìn)，有一只小老鼠離開(kāi)洞穴沿直線(xiàn)前進(jìn)， 它的速度與到洞穴的距離成反比，當(dāng)它的速度與到洞穴的距離成反比，當(dāng) 它行進(jìn)到離洞穴距離為它行進(jìn)到離洞穴距離為d d1 1的甲處時(shí)速的甲處時(shí)速 度為度為v v1 1，試求：，試求： （1 1）老鼠行進(jìn)到離洞穴距離為）老鼠行進(jìn)到離洞穴距離為d d2 2的乙處的乙處 時(shí)速度時(shí)速度v v2 2多大？多大？ （2 2）從甲處到乙處要用去多少時(shí)間？）從甲處到乙處要用去多少時(shí)間？ 體會(huì)圖象法在物理解題中的應(yīng)用體會(huì)圖象法在物理解題中的應(yīng)用 解析：（解析：（1）由老鼠的速度與到洞穴的距離成反）由老鼠的速度與到洞穴的距離成反 比，得比，得v2 d2