探究功與物體速度變化的關(guān)系

1、123一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?探究外力做功與物體速度變化的關(guān)系探究外力做功與物體速度變化的關(guān)系2通過分析論證和實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新通過分析論證和實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新 精神精神4二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 如圖實(shí)如圖實(shí)51所示，小車在橡皮筋的作用下彈出，沿所示，小車在橡皮筋的作用下彈出，沿木板滑行當(dāng)我們用木板滑行當(dāng)我們用2條、條、3條條同樣的橡皮筋進(jìn)行第同樣的橡皮筋進(jìn)行第2次、次、第第3次次實(shí)驗(yàn)時，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度實(shí)驗(yàn)時，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度都保持一致，那么，第都保持一致，那么，第2次、第次、第3次次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對小實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對小車做的功就是第一次的

2、車做的功就是第一次的2倍、倍、3倍倍如果把第一次實(shí)驗(yàn)時如果把第一次實(shí)驗(yàn)時橡皮筋的功記為橡皮筋的功記為W，以后各次的功就是，以后各次的功就是2W、3W56 由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時器測出，也可以用其他方法測出這樣，進(jìn)行若干點(diǎn)計(jì)時器測出，也可以用其他方法測出這樣，進(jìn)行若干次測量，就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù)次測量，就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù) 以橡皮筋對小車做的功為縱坐標(biāo)，小車獲得的速度為以橡皮筋對小車做的功為縱坐標(biāo)，小車獲得的速度為橫坐橫坐 標(biāo)，以第一次實(shí)驗(yàn)時的功標(biāo)，以第一次實(shí)驗(yàn)時的功W為單位，作出為單位，作出Wv曲線，曲線，

3、即功速度曲線分析這條曲線，可以得知橡皮筋對小車即功速度曲線分析這條曲線，可以得知橡皮筋對小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系或者作出做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系或者作出Wv2圖圖象，指出象，指出W與與v2的關(guān)系，進(jìn)而找出功與動能變化之間的關(guān)的關(guān)系，進(jìn)而找出功與動能變化之間的關(guān)系系7三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 小車小車(前面帶小鉤前面帶小鉤)、長木板、長木板(兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶ΨQ位置釘兩兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘個鐵釘)、打點(diǎn)計(jì)時器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線、打點(diǎn)計(jì)時器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(使用電火使用電火花計(jì)時器不用學(xué)生電源花計(jì)時器不用學(xué)生電源)、56條等長的橡皮筋、刻度尺條等長的橡皮筋、刻度尺8

4、四、實(shí)驗(yàn)操作四、實(shí)驗(yàn)操作1實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖實(shí)按圖實(shí)51所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好，同時平衡摩擦力所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好，同時平衡摩擦力(2)先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時器和紙帶測出小車獲先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)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W1，將這一組，將這一組 數(shù)據(jù)記入表格數(shù)據(jù)記入表格(3)用用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度與第一次條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)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W2，測出小車獲得的速，測出小車獲得的速 度度v2，將數(shù)據(jù)記入表

5、格，將數(shù)據(jù)記入表格(4)用用3條、條、4條條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測出功和速橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測出功和速 度，記入表格度，記入表格92數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理(1)測量小車的速度：實(shí)驗(yàn)獲得如圖實(shí)測量小車的速度：實(shí)驗(yàn)獲得如圖實(shí)52所示的紙帶，所示的紙帶， 為探究橡皮筋彈力做的功和小車為探究橡皮筋彈力做的功和小車 速度的關(guān)系，需要測量彈力做功速度的關(guān)系，需要測量彈力做功 結(jié)束時小車的速度，即小車做勻結(jié)束時小車的速度，即小車做勻 速運(yùn)動的速度，應(yīng)在紙帶上測量速運(yùn)動的速度，應(yīng)在紙帶上測量 的物理量是：的物理量是：A1、A2間的距離間的距離x， 小車速度的表達(dá)式是小車速度的表達(dá)式是v (T為打?yàn)榇?

6、點(diǎn)計(jì)時器的時間間隔點(diǎn)計(jì)時器的時間間隔)10(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄橡皮筋橡皮筋條數(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)11 (3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析：在坐標(biāo)紙上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析：在坐標(biāo)紙上(圖實(shí)圖實(shí)53)畫出畫出Wv和和Wv2圖線圖線(“W”以一根橡皮筋做的功為單位以一根橡皮筋做的功為單位)(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從圖象可知功與物體速度變化的關(guān)系為實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從圖象可知功與物體速度變化的關(guān)系為Wv2.12五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)1平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車的重力沿斜平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車的重力沿斜 面向下的分力與

7、摩擦阻力平衡方法是輕推小車，由打點(diǎn)面向下的分力與摩擦阻力平衡方法是輕推小車，由打點(diǎn) 計(jì)時器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否做勻速運(yùn)計(jì)時器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否做勻速運(yùn) 動，找到木板的一個合適的傾角動，找到木板的一個合適的傾角2測小車速度時，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，也就是選小測小車速度時，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，也就是選小 車做勻速運(yùn)動狀態(tài)的車做勻速運(yùn)動狀態(tài)的3橡皮筋應(yīng)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(yīng)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(jì)算出具體數(shù)值的功為單位即可，不必計(jì)算出具體數(shù)值4小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些小車質(zhì)量應(yīng)

8、大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些13六、誤差分析六、誤差分析1誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細(xì)不一，使橡皮筋誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細(xì)不一，使橡皮筋 的拉力做的功的拉力做的功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沒有完全平衡摩擦力(傾角小傾角小)或平衡摩擦力過度或平衡摩擦力過度(傾角過傾角過 大大)也會造成誤差也會造成誤差3利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時，測量不準(zhǔn)帶來利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時，測量不準(zhǔn)帶來 誤差誤差1415 (2010金華模擬金華模擬)科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)離不開科學(xué)探科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)離不開科學(xué)探究，而科學(xué)探究可以分為理論探究和實(shí)驗(yàn)探究下面我究

9、，而科學(xué)探究可以分為理論探究和實(shí)驗(yàn)探究下面我們用實(shí)驗(yàn)探究恒力做功和物體動能變化之間的關(guān)系們用實(shí)驗(yàn)探究恒力做功和物體動能變化之間的關(guān)系(1)某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案如圖實(shí)某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案如圖實(shí)54所示，該實(shí)驗(yàn)用所示，該實(shí)驗(yàn)用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為此，實(shí)驗(yàn)時在安鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為此，實(shí)驗(yàn)時在安裝正確、操作規(guī)范的前提下裝正確、操作規(guī)范的前提下(已平衡摩擦力已平衡摩擦力)，還需要滿，還需要滿足的條件是足的條件是.16圖實(shí)圖實(shí)5417(2)圖實(shí)圖實(shí)55所示是某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，其中所示是某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是該同學(xué)確定的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)

10、是該同學(xué)確定的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為間的時間間隔為T，距離如圖所示則打，距離如圖所示則打C點(diǎn)時小車的速點(diǎn)時小車的速度為度為；要驗(yàn)證合外力的功與動能變化間的關(guān)系，；要驗(yàn)證合外力的功與動能變化間的關(guān)系，除位移、速度外，還要測出的物理量有除位移、速度外，還要測出的物理量有.1819解析解析(1)只有當(dāng)鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車的總重力時，才只有當(dāng)鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車的總重力時，才能近似地認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼的重力能近似地認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼的重力(2)C點(diǎn)的速度等于點(diǎn)的速度等于BD段的平均速度，故段的平均速度，故vC 要驗(yàn)證合外力做的功和動能變化間的關(guān)系，需要測出小車要驗(yàn)證合外力做的

11、功和動能變化間的關(guān)系，需要測出小車受到的拉力大小受到的拉力大小(鉤碼的重力鉤碼的重力)和小車位移和小車位移(WFx)，以及小，以及小車的質(zhì)量和速度車的質(zhì)量和速度(Ek mv2)，所以還需要測出鉤碼的重，所以還需要測出鉤碼的重力和小車的總質(zhì)量力和小車的總質(zhì)量20答案答案(1)鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車的總重力鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車的總重力(2) 鉤碼的重力和小車的總質(zhì)量鉤碼的重力和小車的總質(zhì)量21 (2009廣東高考廣東高考)某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器度傳感器探究探究“動能定理動能定理”如圖實(shí)如圖實(shí)56所示，他們將所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細(xì)線

12、將其通過一拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細(xì)線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小在水平桌面上相距大小在水平桌面上相距50.0 cm的的A、B兩點(diǎn)各安裝一個兩點(diǎn)各安裝一個速度傳感器，記錄小車通過速度傳感器，記錄小車通過A、B時的速度大小小車中可時的速度大小小車中可以放置砝碼以放置砝碼22圖實(shí)圖實(shí)5623(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：測量測量和拉力傳感器的總質(zhì)量和拉力傳感器的總質(zhì)量M1；把細(xì)線的一；把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相

13、連；正確連接所需電路；正確連接所需電路；將小車停在將小車停在C點(diǎn)，點(diǎn)，小車在細(xì)線拉動下運(yùn)動，小車在細(xì)線拉動下運(yùn)動，記錄細(xì)線拉力及小車通過記錄細(xì)線拉力及小車通過A、B時的速度時的速度在小車中增加砝碼，或在小車中增加砝碼，或，重復(fù)，重復(fù)的操作的操作24(2)下表是他們測得的一組數(shù)據(jù)，其中下表是他們測得的一組數(shù)據(jù)，其中M是是M1與小車中砝與小車中砝碼質(zhì)量之和，碼質(zhì)量之和，|v22v12|是兩個速度傳感器記錄速度的平是兩個速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計(jì)算出動能變化量方差，可以據(jù)此計(jì)算出動能變化量E，F(xiàn)是拉力傳感器受是拉力傳感器受到的拉力，到的拉力，W是是F在在A、B間所做的功表格中的間所做的功

14、表格中的E3，W3.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字結(jié)果保留三位有效數(shù)字)25次數(shù)次數(shù) M/kg|v12v22|/(m/s)2E/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40E31.220W341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.4326(3)根據(jù)上表，請?jiān)趫D實(shí)根據(jù)上表，請?jiān)趫D實(shí)57所示的方格紙上作出所示的方格紙上作出EW圖線圖線圖實(shí)圖實(shí)5727解析解析(1)該實(shí)驗(yàn)的研究對象是小車及固定在小車上該實(shí)驗(yàn)的研究對象是小車及固定在小車上的拉力傳感器，因此，應(yīng)測量小車和拉力傳感器的總質(zhì)的拉力傳感器，因此，應(yīng)測量小車和拉力傳感器的總質(zhì)量，將小車停在量，將小車停在C點(diǎn)，再釋放小車，重復(fù)操作，多得點(diǎn)，再釋放小車，重復(fù)操作，多得