实验：探究功与速度变化的关系

7.6、实验：探究功与速度变化的关系复习弹性势能重力势能动能重力做功弹力做功外力做功速度WG＝EP1－EP2猜想（1）物体的动能与哪些因素有关？（2）如何进行研究？猜测物体的动能可能与其质量和速度有关。用控制变量法，先控制质量不变，用实验研究物体的动能与速度的关系。（1）物体动能的变化由做功引起。那么，实验中如何对物体作功？又怎样来表示功的大小呢？一、实验的设计思路引导可以是恒力做功。例如用一砝码盘牵引着小车做实验，可以通过改变砝码盘的质量，用W=FS表示功的大小。也可以是变力做功。例如，用书上采用的通过增加每次牵引小车的橡皮筋数目的办法来表示功的大小。请你思考（2）如何测量物体的速度呢？思路引导可以用打点计时器测量小车的速度。可以用与气垫导轨配套的光电门的方法来测量小车运动的速度。实验：探究做功与小车速度变化的关系实验器材：橡皮筋、小车、木板、打点计时器、铁钉等橡皮筋小车打点计时器纸带木板铁钉探究的器材探究的思路1、测量橡皮筋对小车做的功W2、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v3、数据处理，寻找W与v的关系探究的技巧1、测量橡皮筋对小车做的功W问题：探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？措施：设法让橡皮筋每次对小车做的功分别为W、2W、3W……不需要解决方案第一次用一条橡皮筋拉小车第二次用两条完全相同的橡皮筋并联起来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋的伸长都和第一次的伸长量一样做功W做功2W依次类推，并联三条、四条……橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做的功为3W、4W……问题：每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？相同请你思考怎样选择橡皮筋比较好呢？思路导引要选择粗细差不多，弹性也比较一致的橡皮筋为好。如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力。思考橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？把木板的一端垫高，使重力沿斜面向下的力与摩擦力平衡F阻FGF阻FN还有摩擦力做功FF2F12、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v问题：如何测量小车的速度？利用打点计时器打出的纸带问题：纸带上打出的点并不都是均匀的，应该采用那些点来计算小车的速度？为什么？取点迹清晰且间距均匀的部分4、在上述实验中打出的5条纸带中，分别找出小车开始近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时的速度v1、v2、v3、v4、v5。3、用2条、3条、4条、5条橡皮筋分别代替1条橡皮筋重做实验，保证每次释放小车的位置相同，即橡皮筋被拉长的长度相同。1、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将平板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后使小车恰能在板上做匀速直线运动为止。2、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记下小车位置。接通打点计时器电源，释放小车。实验过程??CBA数据记录实验次数橡皮筋做的功位移l/m时间间隔t/s匀速运动时的速度v/(m/s)123454WW2W3W5W..........弹力做功刚完毕时小车的速度用什么方法处理数据比较直观?图象法处理数据做W-v图若为曲线若为直线，则W与v成正比做W-v2图若为曲线若为直线，则W与v2成正比…………做W-v3图……为什么不做W-图?1v数据处理Wv/(m/s)1234560.801.101.281.531.761.89W-v图00为什么图象会通过原点?W-v2图数据处理Wv2/(m2·s-2)0010.6421.2131.6442.3453.1063.57表明W与v2成正比注意事项1、橡皮筋的选择选择粗细差不多，弹性也比较一致的橡皮筋2、平衡摩擦力木板的一端垫高3、橡皮筋的条数一般小于5条4、实验装置的选取误差分析1、为了减少误差，应使小车总质量在300g左右。2、测小车的速度就在纸带上匀速运动的阶段为测量比较好。3、作W-V或W-V2图象时，纵坐标的单位长度可拉得开些。