探究功與速度變化的關(guān)系

1、實驗五探究功與速度變化的關(guān)系實驗五探究功與速度變化的關(guān)系第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律實驗目的實驗目的1通過實驗探究外力對物體做功與物體速度的關(guān)系通過實驗探究外力對物體做功與物體速度的關(guān)系2通過實驗數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的正通過實驗數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的正比關(guān)系比關(guān)系欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律實驗原理實驗原理探究功與速度變化的關(guān)系，可通過改變力對物體做的功，測探究功與速度變化的關(guān)系，可通過改變力對物體做的功，測出力對物體做不同的功時物體的速度，

2、為簡化實驗可將物體出力對物體做不同的功時物體的速度，為簡化實驗可將物體初速度設(shè)置為零，可用如圖所示的裝置進行實驗，通過增加初速度設(shè)置為零，可用如圖所示的裝置進行實驗，通過增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對小車做的功成倍增加，再通過打點橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對小車做的功成倍增加，再通過打點計時器和紙帶來測量每次實驗后小車的末速度計時器和紙帶來測量每次實驗后小車的末速度v.欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律實驗器材實驗器材小車小車(前面帶小鉤前面帶小鉤)、100 g200 g砝碼、長木板，兩側(cè)適當砝碼、長木板，兩側(cè)適當?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘、打點計時器及紙帶、學生電源及的對稱位

3、置釘兩個鐵釘、打點計時器及紙帶、學生電源及導線導線(使用電火花計時器不用學生電源使用電火花計時器不用學生電源)、56條相同規(guī)格的條相同規(guī)格的橡皮筋、刻度尺橡皮筋、刻度尺實驗步驟實驗步驟1按上圖所示將實驗儀器安裝好按上圖所示將實驗儀器安裝好2平衡摩擦力：在長木板的有打點計時器的一端下面墊一平衡摩擦力：在長木板的有打點計時器的一端下面墊一塊木板，反復移動木板的位置塊木板，反復移動木板的位置,直至小車上不掛橡皮筋時直至小車上不掛橡皮筋時,紙紙帶打出的點間距均勻，即小車能勻速運動為止帶打出的點間距均勻，即小車能勻速運動為止欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律3先用先用1條

4、橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小車獲條橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度得的速度v1，設(shè)此時橡皮筋對小車做的功為，設(shè)此時橡皮筋對小車做的功為W，將這一組數(shù)，將這一組數(shù)據(jù)記入表格據(jù)記入表格4用用2條橡皮筋做實驗，實驗中橡皮筋拉伸的長度與第一次條橡皮筋做實驗，實驗中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同，這時橡皮筋對小車做的功為相同，這時橡皮筋對小車做的功為2W，測出小車獲得的速度，測出小車獲得的速度v2,將數(shù)據(jù)記入表格將數(shù)據(jù)記入表格5用用3條、條、4條條橡皮筋做實驗，用同樣的方法測出功和速橡皮筋做實驗，用同樣的方法測出功和速度，記入表格度，記入表格欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能

5、及其守恒定律機械能及其守恒定律橡皮筋橡皮筋條數(shù)條數(shù)位移位移x/m時間時間t/s速度速度v/(ms1)速度平方速度平方v2/(m2s2)123456欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律2實驗數(shù)據(jù)處理實驗數(shù)據(jù)處理(1)計算出各個速度的平方計算出各個速度的平方v2的值，的值，并填入表格并填入表格(2)在坐標紙上在坐標紙上(如圖如圖)畫出畫出Wv和和Wv2圖線圖線(“W”以一根橡皮筋做的功以一根橡皮筋做的功為單位為單位)3實驗結(jié)論：從圖象可知功與物體速度變化的關(guān)系實驗結(jié)論：從圖象可知功與物體速度變化的關(guān)系Wv2.欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守

6、恒定律誤差分析誤差分析1誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細不一，使橡皮誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細不一，使橡皮筋的拉力做功筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比與橡皮筋的條數(shù)不成正比2沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大也會造沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大也會造成誤差成誤差3利用打上點的紙帶計算小車的速度時，測量不精確帶利用打上點的紙帶計算小車的速度時，測量不精確帶來誤差來誤差欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律注意事項注意事項1平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車重力沿斜面平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻

7、力平衡方法是輕推小車，由打點計時向下的分力與摩擦阻力平衡方法是輕推小車，由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否勻速運動，找到器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否勻速運動，找到木板一個合適的傾角木板一個合適的傾角2測小車速度時，紙帶上的點應選均勻部分的，也就是選小測小車速度時，紙帶上的點應選均勻部分的，也就是選小車做勻速運動的部分車做勻速運動的部分3橡皮筋應選規(guī)格一樣的力對小車做的功以一條橡皮筋做橡皮筋應選規(guī)格一樣的力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計算出具體數(shù)值的功為單位即可，不必計算出具體數(shù)值4小車質(zhì)量應大一些，使紙帶上打的點多一些小車質(zhì)量應大一些，使紙帶上打的點多

8、一些欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律拓展創(chuàng)新拓展創(chuàng)新1本實驗中物體運動速度可以使用速度傳感器直接采集，比本實驗中物體運動速度可以使用速度傳感器直接采集，比用打點計時器方便快捷且誤差較小；小車受到的外力也可以用打點計時器方便快捷且誤差較?。恍≤囀艿降耐饬σ部梢杂美鞲衅鞑杉员阌谥苯佑嬎愠龊贤饬ψ龉Φ拇笮∮美鞲衅鞑杉员阌谥苯佑嬎愠龊贤饬ψ龉Φ拇笮?可以把長木板換成氣墊導軌可以把長木板換成氣墊導軌,省略平衡摩擦力的操作步驟省略平衡摩擦力的操作步驟,達到簡化實驗過程、提高實驗精度的目的達到簡化實驗過程、提高實驗精度的目的欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及

9、其守恒定律機械能及其守恒定律對實驗原理和實驗方法的考查對實驗原理和實驗方法的考查 “探究功與速度變化的關(guān)系探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗裝置如圖所示的實驗裝置如圖所示,實實驗主要過程如下：驗主要過程如下：(1)設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W、；欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律D欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律C某同學在一次實驗中，得到一條記錄紙帶，紙帶上打出某同學在一次實驗中，得到一條記錄紙帶，紙帶上打出的點，兩端密、中間疏出現(xiàn)這種情況的原因，可能是沒有的點，兩端密、中間疏出現(xiàn)這種情

10、況的原因，可能是沒有使木板傾斜或傾角太小使木板傾斜或傾角太小D根據(jù)記錄紙帶上打出的點，求小車獲得的速度的方法，根據(jù)記錄紙帶上打出的點，求小車獲得的速度的方法，是以紙帶上第一點到最后一點的距離來進行計算是以紙帶上第一點到最后一點的距離來進行計算欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律解析解析由于選用同樣的橡皮筋，并且每次實驗中橡皮筋拉由于選用同樣的橡皮筋，并且每次實驗中橡皮筋拉伸的長度相同，因此每條橡皮筋對小車做的功都相同，故伸的長度相同，因此每條橡皮筋對小車做的功都相同，故A正確；小車在運動中受到的阻力，采取平衡摩擦力的方法補正確；小車在運動中受到的阻力，采取平衡摩擦

11、力的方法補償，讓木板固定有打點計時器的一端適當抬高，使重力的下償，讓木板固定有打點計時器的一端適當抬高，使重力的下滑分力與摩擦力平衡，故滑分力與摩擦力平衡，故B正確；紙帶上的點兩端密、中間正確；紙帶上的點兩端密、中間疏，說明小車先在橡皮筋拉力作用下加速，后在阻力作用下疏，說明小車先在橡皮筋拉力作用下加速，后在阻力作用下減速，故減速，故C正確正確;由于橡皮筋松弛后由于橡皮筋松弛后,小車做勻速運動，此時的小車做勻速運動，此時的速度是橡皮筋對小車做功后的最大速度，故求速度應該用做速度是橡皮筋對小車做功后的最大速度，故求速度應該用做勻速運動的那一段紙帶的數(shù)據(jù)勻速運動的那一段紙帶的數(shù)據(jù),而不應該用從第一

12、點到最后一而不應該用從第一點到最后一點的數(shù)據(jù)來計算，故點的數(shù)據(jù)來計算，故D錯誤錯誤.欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律實驗數(shù)據(jù)的處理實驗數(shù)據(jù)的處理 如圖所示，是某研究性學習小組做探究動能定理的實如圖所示，是某研究性學習小組做探究動能定理的實驗，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情驗，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形這時，橡皮筋對小車做的功記為形這時，橡皮筋對小車做的功記為W.當我們把當我們把2條、條、3條條完全相同的橡皮筋并在一起進行第完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第次、第3次次實驗實驗時，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放小車每

13、次實驗中獲時，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放小車每次實驗中獲得的速度由打點計時器所打點的紙帶測出得的速度由打點計時器所打點的紙帶測出欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律(1)除了圖中的已給出的實驗器材外，還需要的器材有電源和除了圖中的已給出的實驗器材外，還需要的器材有電源和_(2)平衡摩擦后，每次實驗得到的紙帶上的點并不都是均勻的平衡摩擦后，每次實驗得到的紙帶上的點并不都是均勻的,為了測量小車獲得的速度，應選用紙帶的為了測量小車獲得的速度，應選用紙帶的_部分進部分進行測量；行測量；(3)下面是本實驗的數(shù)據(jù)記錄表，請將第下面是本實驗的數(shù)據(jù)記錄表，請將第2次、第次、第

14、3次次實驗實驗中橡皮筋做的功填寫在對應的位置中橡皮筋做的功填寫在對應的位置;_刻度尺刻度尺點距均勻點距均勻2W、3W、4W、5W欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律橡皮筋橡皮筋做的功做的功10個間個間距的距距的距離離x(m)10個間個間距的時距的時間間T(s)小車獲小車獲得的速得的速度度vn小車速小車速度的平度的平方方v第第1次次W0.2000.2第第2次次0.2800.2第第3次次0.3000.2第第4次次0.4000.2第第5次次0.4500.2欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律(4) 從理論上講，橡皮筋做的功從理論上講，橡皮筋

15、做的功Wn和物體速度和物體速度vn變化的關(guān)系應變化的關(guān)系應是是Wn_，請你根據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在如圖所示的坐，請你根據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在如圖所示的坐標系中作出相應的圖象驗證理論的正確性標系中作出相應的圖象驗證理論的正確性答案：圖象見解析答案：圖象見解析欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律欄目欄目導引導引第五章第五章 機械能及其守恒定律機械能及其守恒定律答案答案(1)見解析見解析(2)A(3)不會不會點評點評本實驗的創(chuàng)新點有：本實驗的創(chuàng)新點有：(1)實驗器材創(chuàng)