高中物理人教版必修2课件第7章 6实验：探究功与速度变化的关系

高中物理人教版必修2课件第7章 6实验：探究功与速度变化的关系

6．实验：探究功与速度变化的关系 1．探究功与速度变化的关系的思路：静止(1)使平板上的小车在力的作用下从________开始运动，测量力的大小及小车________________________，改变力的大小或小车运动的距离，也就改变了________________.(2)小车的速度可以由______________和纸带测出．(3)以________为纵坐标，以________为横坐标，作出图线，由图线特征了解两者的定量关系.功W速度v在力的作用下运动的距离力对小车做的功打点计时器 2．操作技巧：均匀相同一条直线(1)平衡摩擦力．如果纸带上打出的点距是________的，说明纸带的运动是匀速的，小车重力沿斜面方向的分力就刚好平衡了小车所受的摩擦力.(2)选择纸带．对纸带上的点进行分析，选择若干个相邻距离基本________的点作为小车匀速运动阶段的点，用这些点计算小车的速度.3．数据处理：根据实验数据作出W－v草图，大致判断两个量可能是什么关系．如果认为很可能是W∝v2，就作出W－v2图线，如果图线是________，就可以证明你的判断是正确的. 【实验原理】探究功与物体速度变化的关系，可通过改变力对物体做的功，测出力对物体做功不同时物体的速度．为了简化实验，可将物体的初速度设置为零，可用如图7－6－1所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的根数使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v.图7－6－1 【实验器材】小车、长木板、橡皮筋、刻度尺、打点计时器、纸带等．【实验步骤】(1)先将长木板置于水平桌面上，再将打点计时器固定在长木板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器．将长木板安装有打点计时器的一端适当________，直至轻推小车后小车恰能在板上做____________运动．匀速直线(2)先用1根橡皮筋做实验，拉长橡皮筋使小车靠近打点计时器，接通打点计时器的电源，释放小车，记录橡皮筋做的功W和求出小车获得的速度v1.垫高 (3)用2根、3根……________的橡皮筋分别代替1根橡皮筋重复实验，保证每次释放小车的位置________，即橡皮筋每次拉伸的长度都____________，以保证第2次、第3次……橡皮筋做的功是________、________……记录数据，并分别求出小车相应获得的速度v2、v3……【数据处理】(1)测量小车的速度：实验获得如图7－6－2所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度．所以应在纸带上测量的物理量是A1、A2间的距离x，小车速度的表达式是v＝________(打点计时器的时间间隔为T)．相同相同保持一致2W3WxT (2)实验数据记录(自己设计一个记录数据的表格)．(3)实验数据处理及分析：在坐标纸上画出W－v和W－v2图线(第1次橡皮筋做的功W为纵轴的单位长度)．【实验结论】功与物体速度变化的关系为W∝v2.图7－6－2 【例1】在做“探究功与速度变化的关系”的实验时，小车的质量为m，使用橡皮筋6根，每次增加一根，实验中W、v和v2的数据已填在下面的表格中.(1)试在图7－6－3中作出图象．图7－6－3W/J0.001.002.003.004.005.006.00v/(m·s－1)0.000.801.101.281.591.761.92v2/(m·s－1)20.000.921.211.922.343.103.87 (2)从图象可以得出的实验结论是____________________．解析：以W为纵坐标，v为横坐标，作出W－v图象(图7－6－4甲)，以W为纵坐标，v2为横坐标，作出W－v2图象(图乙)，从图乙中可看出，W与v2成正比．图7－6－4答案：(1)如图7－6－4甲和乙所示．W与v2成正比 【例2】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……进行实验时，力对小车做的功就分别是W、2W、3W……B．让小车通过相同的距离，所用的力分别为F、2F、3F……进行实验时，力对小车做的功就分别是W、2W、3W…… C．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……同样的橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功就分别是W、2W、3W……D．利用弹簧测力计测量对小车的拉力F和小车在拉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……解析：橡皮筋对小车的作用力是个变力，其力的变化不好控制，且其做的功无法直接用公式进行计算，故A、B选项可行性均不高；C选项操作方便，且不用计算橡皮筋具体做的功；D选项的操作不可取．答案：C 【触类旁通】1．关于“探究功与速度变化的关系”的实验，下列说法正确的是()DA．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C．应该尽量使长木板保持水平D．接通打点计时器电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出 2．在“探究功与速度变化的关系”的实验中作出的W－v图象，应为下列图中的()B解析：由实验数据得出W与v2成正比，所以根据数学知识可知W－v图象是抛物线，且开口向上，故选B.