實(shí)驗(yàn)五：探究功與速度變化的關(guān)系

1、第第5 5課時(shí)實(shí)驗(yàn)一課時(shí)實(shí)驗(yàn)一: :探究功與速度變化探究功與速度變化的關(guān)系的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)熱點(diǎn)透析熱點(diǎn)透析實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新素能提升素能提升實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 固本求源固本求源 提高技能提高技能原理與操作原理與操作處理與分析處理與分析一、數(shù)據(jù)處理一、數(shù)據(jù)處理1.1.利用利用“勻變速直線運(yùn)動(dòng)中勻變速直線運(yùn)動(dòng)中, ,某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度”計(jì)算紙帶上選定的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速計(jì)算紙帶上選定的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度度, ,測(cè)出小車某兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的位移測(cè)出小車某兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的位移, ,計(jì)算拉力在該過程中對(duì)小車計(jì)算拉力在該過程中對(duì)小車做的功做的功W

2、W和小車動(dòng)能的變化量和小車動(dòng)能的變化量EEk k. .2.2.比較各次實(shí)驗(yàn)中拉力做的功和物體動(dòng)能變化的數(shù)值比較各次實(shí)驗(yàn)中拉力做的功和物體動(dòng)能變化的數(shù)值, ,從而從而得到外力對(duì)物體做的功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系得到外力對(duì)物體做的功和物體動(dòng)能變化的關(guān)系. .二、誤差分析二、誤差分析實(shí)驗(yàn)中我們把拉力對(duì)小車做的功與砝碼和小盤總重力所做的功實(shí)驗(yàn)中我們把拉力對(duì)小車做的功與砝碼和小盤總重力所做的功認(rèn)為是一樣的認(rèn)為是一樣的, ,但實(shí)際上二者并不相同但實(shí)際上二者并不相同, ,這是因?yàn)轫来a和小盤的這是因?yàn)轫来a和小盤的總重力與繩的拉力是不一樣的總重力與繩的拉力是不一樣的. .在在m mM M時(shí)時(shí), ,細(xì)繩的拉力近似等于

3、砝碼和小盤的總重力細(xì)繩的拉力近似等于砝碼和小盤的總重力, ,誤差較誤差較小小;m;m越大越大, ,誤差越大誤差越大. .因此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和因此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和小盤的總質(zhì)量小盤的總質(zhì)量. .三、注意事項(xiàng)三、注意事項(xiàng)1.1.平衡摩擦力平衡摩擦力. .由于我們用繩的拉力確定對(duì)小車做的功由于我們用繩的拉力確定對(duì)小車做的功, ,因此應(yīng)因此應(yīng)設(shè)法排除其他力的影響設(shè)法排除其他力的影響, ,實(shí)際操作中是采用把木板的一端墊高實(shí)際操作中是采用把木板的一端墊高, ,用小車重力的分力和阻力平衡的方法來消除阻力的影響用小車重力的分力和阻力平衡的方法來消除阻力的影響. .2.2.盡量減小

4、小車的加速度盡量減小小車的加速度. .因?yàn)轫来a和小盤拉著小車加速運(yùn)動(dòng)因?yàn)轫来a和小盤拉著小車加速運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí), ,砝碼和小盤處于失重狀態(tài)砝碼和小盤處于失重狀態(tài), ,小車受到的拉力小于砝碼和小盤小車受到的拉力小于砝碼和小盤的總重力的總重力. .為減小這一系統(tǒng)誤差為減小這一系統(tǒng)誤差, ,應(yīng)使小車的加速度盡量小應(yīng)使小車的加速度盡量小, ,也也就是實(shí)驗(yàn)中必須滿足砝碼和小盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量就是實(shí)驗(yàn)中必須滿足砝碼和小盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量. .四、創(chuàng)新改進(jìn)四、創(chuàng)新改進(jìn)傳感器在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用傳感器在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步, ,信息技術(shù)與我們的學(xué)習(xí)生活緊密相關(guān)信息技術(shù)與我們的學(xué)習(xí)

5、生活緊密相關(guān), ,融入到我們生活各個(gè)方面融入到我們生活各個(gè)方面. .同樣同樣, ,信息技術(shù)也深入到我們的物信息技術(shù)也深入到我們的物理實(shí)驗(yàn)中理實(shí)驗(yàn)中, ,我們可以借助于計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與采集我們可以借助于計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與采集, ,可可以使我們的物理實(shí)驗(yàn)更加便捷與高效以使我們的物理實(shí)驗(yàn)更加便捷與高效. .在本實(shí)驗(yàn)中在本實(shí)驗(yàn)中, ,我們可以應(yīng)用位移傳感器測(cè)位移我們可以應(yīng)用位移傳感器測(cè)位移, ,應(yīng)用力傳感器應(yīng)用力傳感器測(cè)細(xì)繩拉力測(cè)細(xì)繩拉力, ,應(yīng)用光電傳感器測(cè)速度等應(yīng)用光電傳感器測(cè)速度等. .熱點(diǎn)透析熱點(diǎn)透析 追蹤熱點(diǎn)追蹤熱點(diǎn) 拓寬思路拓寬思路實(shí)驗(yàn)原理及誤差分析實(shí)驗(yàn)原理及誤差分析 熱點(diǎn)一熱點(diǎn)

6、一【例【例1 1】 (2014(2014天津理綜天津理綜) )某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上實(shí)驗(yàn)桌上, ,將細(xì)繩一端拴在小車上將細(xì)繩一端拴在小車上, ,另一端繞過定滑輪另一端繞過定滑輪, ,掛上掛上適當(dāng)?shù)你^碼適當(dāng)?shù)你^碼, ,使小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng)使小車在鉤碼的牽引下運(yùn)動(dòng), ,以此定量探究繩拉以此定量探究繩拉力做功與小車動(dòng)能變化的關(guān)系力做功與小車動(dòng)能變化的關(guān)系. .此外還準(zhǔn)備了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及此外還準(zhǔn)備了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等. .組裝的實(shí)驗(yàn)組裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示裝置如圖所示. .(1)(1

7、)若要完成該實(shí)驗(yàn)若要完成該實(shí)驗(yàn), ,必需的實(shí)驗(yàn)器材還有哪些必需的實(shí)驗(yàn)器材還有哪些 .(2)(2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)實(shí)驗(yàn)開始時(shí), ,他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度, ,使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行木板平行. .他這樣做的目的是下列的哪個(gè)他這樣做的目的是下列的哪個(gè)( (填字母代號(hào)填字母代號(hào)).).A.A.避免小車在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生抖動(dòng)避免小車在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生抖動(dòng)B.B.可使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰可使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰C.C.可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動(dòng)可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動(dòng)D.D.可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力可

8、在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力(3)(3)平衡摩擦力后平衡摩擦力后, ,當(dāng)他用多個(gè)鉤碼牽引小車時(shí)當(dāng)他用多個(gè)鉤碼牽引小車時(shí), ,發(fā)現(xiàn)小車運(yùn)動(dòng)過快發(fā)現(xiàn)小車運(yùn)動(dòng)過快, ,致使打出的紙帶上點(diǎn)數(shù)較少致使打出的紙帶上點(diǎn)數(shù)較少, ,難以選到合適的點(diǎn)計(jì)算小車速度難以選到合適的點(diǎn)計(jì)算小車速度. .在保在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下, ,請(qǐng)你利用本實(shí)驗(yàn)的器材提出一個(gè)解決請(qǐng)你利用本實(shí)驗(yàn)的器材提出一個(gè)解決方法方法: : .(4)(4)他將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功他將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功, ,經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動(dòng)能增量大一些拉力做功總

9、是要比小車動(dòng)能增量大一些. .這一情況可能是下列這一情況可能是下列哪些原因造成的哪些原因造成的( (填字母代號(hào)填字母代號(hào)).).A.A.在接通電源的同時(shí)釋放了小車在接通電源的同時(shí)釋放了小車B.B.小車釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太近小車釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太近C.C.阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D.D.鉤碼做勻加速運(yùn)動(dòng)鉤碼做勻加速運(yùn)動(dòng), ,鉤碼重力大于細(xì)繩拉力鉤碼重力大于細(xì)繩拉力思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥: : (1)(1)根據(jù)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)的處理方法根據(jù)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)的處理方法, ,確定確定所需的實(shí)驗(yàn)器材所需的實(shí)驗(yàn)器材. .(2)(2)小車運(yùn)

10、動(dòng)過快小車運(yùn)動(dòng)過快, ,說明其加速度偏大說明其加速度偏大, ,在牽引力不變的前提下在牽引力不變的前提下可適當(dāng)增加小車質(zhì)量可適當(dāng)增加小車質(zhì)量. .解析解析: : (1)(1)本實(shí)驗(yàn)是探究外力所做的功是否等于物體動(dòng)能的變化本實(shí)驗(yàn)是探究外力所做的功是否等于物體動(dòng)能的變化, ,因此需要因此需要通過研究紙帶來研究小車的速度通過研究紙帶來研究小車的速度, ,利用天平測(cè)量小車的質(zhì)量利用天平測(cè)量小車的質(zhì)量, ,利用砝碼的重利用砝碼的重力代替小車所受的合力力代替小車所受的合力, ,所以需要刻度尺、天平所以需要刻度尺、天平( (帶砝碼帶砝碼).).(2)(2)實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)過程中, ,調(diào)節(jié)細(xì)繩與木板平行調(diào)節(jié)細(xì)繩與

11、木板平行, ,目的是使細(xì)繩的拉力沿小車位移的方目的是使細(xì)繩的拉力沿小車位移的方向向, ,此拉力等于小車受的合力此拉力等于小車受的合力, ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)A A、B B、C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤,D,D正確正確. .(3)(3)平衡摩擦力后平衡摩擦力后, ,當(dāng)他用多個(gè)鉤碼牽引小車時(shí)當(dāng)他用多個(gè)鉤碼牽引小車時(shí), ,發(fā)現(xiàn)小車運(yùn)動(dòng)過快發(fā)現(xiàn)小車運(yùn)動(dòng)過快, ,即小車即小車的加速度大的加速度大, ,所以應(yīng)減小小車的加速度所以應(yīng)減小小車的加速度, ,可適當(dāng)增大小車的質(zhì)量可適當(dāng)增大小車的質(zhì)量, ,即在小車上即在小車上加適量的砝碼加適量的砝碼. .(4)(4)將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功

12、, ,經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉力做功總是經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動(dòng)能增量大一些要比小車動(dòng)能增量大一些, ,可能是由于功的計(jì)算數(shù)值偏大可能是由于功的計(jì)算數(shù)值偏大, ,即拉力小于重力即拉力小于重力, ,也可能總功偏小也可能總功偏小, ,即需要克服摩擦力做功即需要克服摩擦力做功, ,由此可知由此可知, ,選項(xiàng)選項(xiàng)C C、D D正確正確. .答案答案: : (1) (1)刻度尺、天平刻度尺、天平( (帶砝碼帶砝碼) )(2)D(2)D(3)(3)可在小車上加適量的砝碼可在小車上加適量的砝碼( (或鉤碼或鉤碼) )(4)CD(4)CD方法總結(jié)方法總結(jié) (1)(1)正確理解實(shí)驗(yàn)原理正確理解實(shí)驗(yàn)原理, ,

13、不同實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量的量不同不同實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量的量不同, ,但均是對(duì)但均是對(duì)比外力做功與動(dòng)能變化的數(shù)值比外力做功與動(dòng)能變化的數(shù)值. .(2)(2)要善于將類似實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行遷移要善于將類似實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行遷移, ,如本實(shí)驗(yàn)中如本實(shí)驗(yàn)中“將鉤碼重力將鉤碼重力做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功做的功當(dāng)作細(xì)繩拉力做的功”與驗(yàn)證牛頓第二定律中鉤碼重力、與驗(yàn)證牛頓第二定律中鉤碼重力、拉力類似拉力類似. .解決解決“探究動(dòng)能定理探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)時(shí)注意以下幾點(diǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)注意以下幾點(diǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 熱點(diǎn)二熱點(diǎn)二方法總結(jié)方法總結(jié) 應(yīng)用圖象處理數(shù)據(jù)的方法應(yīng)用圖象處理數(shù)據(jù)的方法應(yīng)用圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)用圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí), ,要

14、充分研究實(shí)驗(yàn)原理與過程要充分研究實(shí)驗(yàn)原理與過程, ,將實(shí)驗(yàn)將實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)數(shù)據(jù)通過恰當(dāng)?shù)膱D象體現(xiàn)出來中的相關(guān)數(shù)據(jù)通過恰當(dāng)?shù)膱D象體現(xiàn)出來, ,然后利用相關(guān)的規(guī)律確然后利用相關(guān)的規(guī)律確定圖線斜率、截距的物理意義定圖線斜率、截距的物理意義. .實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 瞻新動(dòng)向瞻新動(dòng)向 探新類題探新類題傳感器在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用傳感器在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用在探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)中在探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)中, ,應(yīng)用速度傳感器測(cè)出實(shí)驗(yàn)中物體的應(yīng)用速度傳感器測(cè)出實(shí)驗(yàn)中物體的速度速度, ,從而測(cè)出物體的動(dòng)能從而測(cè)出物體的動(dòng)能, ,可以避免應(yīng)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度可以避免應(yīng)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度造成的較大的誤差造成的較大的誤差; ;應(yīng)用力傳感器

15、測(cè)出實(shí)驗(yàn)中拉動(dòng)小物塊的力應(yīng)用力傳感器測(cè)出實(shí)驗(yàn)中拉動(dòng)小物塊的力, , 并借助于計(jì)算機(jī)求出拉力做的功并借助于計(jì)算機(jī)求出拉力做的功, ,從而驗(yàn)證功與動(dòng)能的關(guān)系從而驗(yàn)證功與動(dòng)能的關(guān)系. .命題創(chuàng)新命題創(chuàng)新素能提升素能提升 模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)驗(yàn) 操作演練操作演練D D (2)(2)根據(jù)你所作的圖像根據(jù)你所作的圖像, ,你認(rèn)為滑塊滑行的最大距離你認(rèn)為滑塊滑行的最大距離x x與滑塊初速與滑塊初速度平方度平方v v2 2的關(guān)系是的關(guān)系是 .解析解析: : (1) (1)電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓是電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓是220 V220 V的交流電的交流電. .(2)(2)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)需要測(cè)量?jī)捎?jì)時(shí)點(diǎn)間的距離處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)需要測(cè)量?jī)捎?jì)時(shí)點(diǎn)間的距離, ,因此還需要的