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1、,第七章：機械能守恒定律,第 6 節(jié)：實驗：探究功與速度變化的關系,孝義市實驗中學校,1.理解探究性實驗中的探究思路、操作技巧和數(shù)據(jù)處理，能夠自主設計實驗。2.會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度。3.利用物理圖象探究功與物體速度變化的關系。,孝義市實驗中學校,重力做功,重力勢能,彈力做功 WF,外力做功 W,彈性勢能,動 能,速 度,？,WG = mg(h1 h2) = Ep1 Ep2= Ep,孝義市實驗中學校,1. 研究對象是什么？ 某一個物體2. 需要知道哪些物理量？ 力對物體做的功 W 物體的速度 v3. 怎樣得到它們之間的關系？ 分別以它們?yōu)榭v坐標和橫坐標畫圖象通過圖象看出它們

2、之間的關系,一、實驗目的,二、探究的思路,探究力對物體做的功與速度變化的關系,孝義市實驗中學校,鉤碼,小車,細繩,紙帶,打點計時器,一端附有定滑輪的長木板,方案一,三、探究方案,孝義市實驗中學校,平衡摩擦力,把木板的一端墊高，使重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡,當小車的質量比鉤碼的質量大很多( M m ) 時，小車所受繩子的牽引力 F 近似地等于鉤碼的重力 G。,這時，小車所受合力就等于繩子的牽引力 F,孝義市實驗中學校,1. 本方案是怎樣提供拉力的？ 研究對象是小車，由鉤碼提供拉力。2. 怎樣計算功和速度？ 用刻度尺測量紙帶得出運動距離 l，讀出鉤碼的重力G，則有 W = Gl。速度可由紙帶

3、上的點計算出。3. 如何得到多組數(shù)據(jù)？ 改變拉力或改變距離可得到不同的多組數(shù)據(jù)。,方案一的原理,孝義市實驗中學校,橡皮筋,小 車,打點計時器,紙 帶,木 板,鐵 釘,方案二,孝義市實驗中學校,小車在木板上運動的過程中，哪一階段橡皮筋對小車做功？,橡皮筋的彈力是變力，且彈力與伸長量的關系也不嚴格遵守胡克定律 ，不容易計算。,怎樣設計實驗才能解決這一問題?,橡皮筋對小車的做的功能否直接測量？,橡皮筋被拉伸直到恢復原長的過程中,孝義市實驗中學校,第一次用一條橡皮筋拉小車，設橡皮筋對小車做功為 W,第二次用兩條完全相同的橡皮筋并列栓到小車上拉小車，且使每條橡皮筋的伸長都和第一次的伸長量一樣，則橡皮筋以

4、小車做的功為 2W,依次類推，并聯(lián)三條、四條橡皮筋，且拉伸的長度都一樣，做的功為 3W、4W,倍增法,孝義市實驗中學校,小車在木板上做什么性質的運動？,我們要取的速度是哪個階段的速度？這個速度該如何測量？,先加速后勻速,橡皮筋恢復原長時的速度，就是勻速階段的速度,孝義市實驗中學校,5. 分析數(shù)據(jù)，嘗試做 Wv，Wv2等圖象，探究W、v可能關系。,4. 用 2 條、3 條、4 條、5 條橡皮筋分別代替 1 條橡皮筋重做實驗，保證每次釋放小車的位置相同，即橡皮筋被拉長的長度相同。,1. 安裝實驗儀器。,3. 第一次先用一根橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度 v1，設此時橡皮筋對小車

5、做的功為 W，并將測得的數(shù)據(jù)記入表格。,2. 平衡摩擦力。將安裝有打點計時器的長木板的一端墊起，紙帶穿過打點計時器，不栓橡皮筋，閉合電源，輕推小車，直到打點計時器在紙帶上打出間隔均勻的點為止。,實驗操作,孝義市實驗中學校,橡皮筋恢復原長時小車的速度,四、數(shù)據(jù)的處理,用什么方法處理數(shù)據(jù)比較直觀?,孝義市實驗中學校,圖象法處理數(shù)據(jù),作 W-v 圖,若為曲線,若為直線，則 W 與 v 成正比,作W - v2 圖,若為曲線,若為直線，則 W 與 v2 成正比,作 W - v3 圖,孝義市實驗中學校,五、采集數(shù)據(jù) 生成結論,從得到的數(shù)據(jù)可看出：W 越大，v 越大,孝義市實驗中學校,W-v 圖象,W -

6、v2 圖象,W - v3 圖象,W - 圖象,孝義市實驗中學校,實驗結論,W - v2 圖象,即力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的平方成正比。,孝義市實驗中學校,1. 關于探究功與物體速度變化的關系實驗中，下列敘述正確的是（ ）A. 每次實驗必須設法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值B. 每次實驗中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致C. 放小車的長木板應該盡量使其水平D. 先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出,D,孝義市實驗中學校,2. 在做“探究功與物體速度變化關系”的實驗時，下列說法正確的是 ( )A. 通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值B. 通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的

7、數(shù)值C. 通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度D. 通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度,AC,孝義市實驗中學校,3. 在“探究力對物體做功與速度變化的關系”的實驗中每次橡皮筋的拉伸長度都保持不變，這樣每次 ( )A. 做的功一樣B. 每條橡皮筋做的功是一樣多C. 每條橡皮筋的彈性勢能是一樣的D. 產生的重力勢能相同,BC,孝義市實驗中學校,4. 為了計算由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度，在某次實驗中某同學得到了下圖所示的一條紙帶，在 A、B、C、D 中應該選用哪個點的速度才符合要求？,實驗中所要求測量的速度應該是橡皮筋作用完畢以后小車的速度，也就是小車所獲得的最大速度。由圖可以看出，A、B 兩點橡皮筋還沒有作用完畢，而 D 點是橡皮筋作用完畢后經過了一段時間，所以最理想的應該是 C 點的速度。,孝義市實驗中學校,