教学课件：第七章第6节 实验：探究功与速度变化的关系

第七章机械能守恒定律第六节实验：探究功与速度变化的关系人教版必修2重力势能弹性势能重力做功弹簧弹力做功动能合外力对物体做功物体的动能与它的速度是密切相关速度的变化又与它的受力有关所以，我们首先来探究：力对物体做功与物体速度变化的关系木板、小车、橡皮筋(若干）、打点计时器、电源、纸带、钉子2枚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a：橡皮筋对小车做的功如何测量？F为变力，做的功很难测量。问题b：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……问题c：每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？不需要相同探究的技巧小车在木板上运动时会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？使木板稍微倾斜，用重力的分力（下滑力）来平衡小车运动过程中受到的阻力。2、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例:为研究功与物体速度变化的关系，在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带,（1）应选哪些点间距进行测量？（2）怎样根据测得的数据进行确定小车的速度？........ABCDEFG（1）选用DE段（2）V=LDE/tDE3、数据处理，寻找W与v的关系问题：如何找到功与速度的关系？方法一：计算法方法二：图像法比较麻烦简便直观，可以减少偶然误差画W－v图像画W－v2图像实验次数12345橡皮筋个数(根)12345对小车做功W2W3W4W5W小车获得的速度V(m/s)0.751.001.251.401.60V20.56251.001.56251.962.56下面是某物理实验小组做的实验，测出的实验数据数据处理数据处理表明W与v2成正比结论弹簧弹力对小车做的功与速度的平方成正比注：这里的弹力就是物体受到的合外力因为小车从静止开始运动，初速度为零，末速度就是小车速度的变化。拓展：如果小车的初速度不为零，功与速度之间应该有什么样的关系？参考实验步骤1、按图装好实验器材，把木板稍微倾斜，平衡阻力2、先用一条橡皮筋做实验，把橡皮筋拉长到一定的位置，理好纸带，接通电源，释放小车。3、换用纸带，改用2条、3条……同样的橡皮筋进行实验，保持每次实验中橡皮筋拉长的长度相同。4、由纸带算出小车获得的速度，把小车第一次获得的功计为W，第2次，第3次……计为2W，3W……5、对测量数据进行估算，大致判断两个量可能的关系，然后以W为纵坐标，v，v2（或其它）为横坐标作图。课堂练习1、本节是一个探究性实验，探究的目的是A、探究力与物体运动速度的关系()B、探究力与物体运动加速度的关系C、探究力对物体做功与物体加速度变化的关系D、探究力对物体做功与物体速度变化的关系D2、对橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的，我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次的多少倍，使用的方法是()A、用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次是s、2s、3s……进行第1次、第2次、第3次……实验时，力对物体做的功就是W、2W、3W……B、让小车通过相同的距离，第1次力为F、第2次力为2F、第3次力为3F……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……C、选用相同的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时，橡皮筋对物体做的功就是W、2W、3W……D、利用弹簧秤测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离s，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W……C3、在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用，这样，在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是，使木板略微倾斜，对于木板的倾斜程度，下面说法正确的是()A、木板只要稍微倾斜一些即可，没有什么严格的要求B、木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件：即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力C、如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动，这木板的倾斜程度是符合要求的D、其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的BC4、有一只小老鼠离开洞穴沿直线前进，它的速度与到洞穴的距离成反比，当它行进到离洞穴距离为d1的甲处时速度为v1，试求：（1）老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度v2多大？（2）从甲处到乙处要用去多少时间？体会图象法在物理解题中的应用解析：（1）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，得v2d2=v1d1所以老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度v2=d1v1/d2（2）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，作出图象，如图所示由图线下方的面积代表的物理意义可知，从d1到d2的“梯形面积”就等于从甲处到乙处所用的时间，易得)11)((211221vvddt