探究功与速度变化的关系解析ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,7.6,、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,复习,知识回顾,重力做功,W,G,重力势能,弹力做功,W,F,外力做功,W,弹性势能,动能,速度,？,E,P,=,mgh,E,P,=1/2KX,2,我们这一节探究力对原来静止的物体做的,功,与物体获得的,速度,的关系,（,1,）物体动能的变化由做功引起。那么，实验中,如何对物体做功？,又,怎样来表示功的大小呢？,一、实验的设计（,功,.,速度,）,实验的设计,思路引导（功）,1.,可以是恒力做功,。,思路引导,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。,思路引导（功）,2.,也可以是变力做功,。,思路引导,例如：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。,1,、,测量橡皮筋,(,钩码,),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（钩码）做功的具体数值？,措施： 设法让橡皮筋,(,钩码,),每次对小车做的功分别为,W,、,2W,、,3W,不需要,探究的技巧,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,探究的技巧,问题：,橡皮筋（钩码）对小车做的功是合力做的功吗？,F,阻,F,还有摩擦力做功,1,、,测量橡皮筋,(,钩码,),对小车做的功,W,问题：,如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力。,解决方案,把木板的一端垫高，使重力沿斜面向下的力与摩擦力平衡,G,F,阻,F,N,F,F,2,F,1,2,、测量由于橡皮筋（钩码）做功而使小车获得的速度,v,可以用打点计时器测量小车的速度。,探究的技巧,问题：,如何测量物体的速度呢？,2,、测量由于橡皮筋（钩码）做功而使小车获得的速度,v,即：弹力刚完做功时小车的速度,解决方案,取点迹清晰且间距均匀的部分,问题,：纸带上打出的点并不都是均匀的，应该采用哪些点来计算小车的速度？为什么？,探究的思路,1,、测量橡皮筋（钩码）对小车做的功,W,2,、测量由于橡皮筋（钩码）做功而使小车获得的速度,v,3,、数据处理，寻找,W,与,v,的关系,探究的思路,参考案例一：用恒力做功,钩码（演示）,实验过程,参考案例二：,用变力做功,-,橡皮筋（推理）,二、实验的过程,实验器材,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,1.,实验的器材,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,。,实验步骤,2.,实验的步骤,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,v,1,、,v,2,、,v,3,、,v,4,、,v,5,。,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。,实验步骤,2.,实验的步骤,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,),1,2,3,4,5,4W,W,2W,3W,5W,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,3.,实验的数据记录,数据处理,W,v /(,m/s,),1,2,3,4,5,6,0.80,1.10,1.28,1.53,1.76,1.89,W,-,v,图,0,0,为什么图象会通过原点,?,4.,实验数据处理,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,-,v,2,图,若为曲线,若为直线，则,W,与,v,2,成正比,做,W,-,v,3,图,为什么不做,W,-,图,?,1,v,数据处理,W,v,2,/(m,2,s,-,2,),0,0,1,0.64,2,1.21,3,1.64,4,2.34,5,3.10,6,3.57,W,v /(,m/s,),1,2,3,4,5,6,0.80,1.10,1.28,1.53,1.76,1.89,0,0,W,-,v,2,图,数据处理,W,v,2,/(m,2,s,-,2,),0,0,1,0.64,2,1.21,3,1.64,4,2.34,5,3.10,6,3.57,表明,W,与,v,2,成正比,结论,实验结论：,即,:,力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的平方成正比。,5.,实验的结论,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,、纸带,速度的选取,注意事项,练习,练习,D,练习,3,、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,BC,练习,4.,实验中我们应测量小车的什么速度 （ ）,A,、平均速度,B,、加速阶段的平均速度,C,、任一点的瞬时速度,D,、匀速阶段的瞬时速度,D,实验的原理及操作,关于,“,探究功与速度变化的关系,”,实验中，下列叙述正确的是,(,),A,每次实验必须设法求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,放小车的长木板应该尽量使其水平,D,先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出,答案：,D,解析：,实验中没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少，只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了，,A,错；每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证以后各次实验时，橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，,B,错；小车运动中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减少误差，,C,错；实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，,D,正确,答案,：,D,名师归纳,：,探究性实验中应该注意的问题主要是操作步骤和实验数据中的问题、规范做实验、明确实验原理和数据处理的方法是解题关键,实验数据的处理,在“探究功与速度变化的关系”实验中得到甲、乙两组数据,(,说明：小车质量为,300 g,，使用的橡皮筋由,1,根增加至,6,根，每次增加,1,根，小车受力方向的位移即橡皮筋被拉伸的长度为,19 cm),：,试根据以下数据分别在图甲和图乙中画出,W,v,图、,W,v,2,图,数据甲：,v,/(ms,1,),0.00,0.80,1.10,1.28,1.53,1.76,1.89,W,/J,0,W,0,2,W,0,3,W,0,4,W,0,5,W,0,6,W,0,由此得出结论：,_ _.,数据乙：,v,2,/(m,2,s,2,),0.00,0.64,1.21,1.64,2.34,3.10,3.57,W,/J,0,W,0,2,W,0,3,W,0,4,W,0,5,W,0,6,W,0,解析：,分析数据描点可作图,(,如图甲、乙所示,),由此可得出结论：外力做的功与速度的平方成正比,答案,：,见解析,名师归纳,：,解答这类问题时应注意：,(1),合理地选取横、纵坐标,(,一般应使图线理论上为一直线,),；,(2),根据题目中所给数据合理地选取标度，使所作图线大致占满整个坐标纸；,(3),画图线时要使尽可能多的点落在图线上，不在图线上的点均匀分布在图线的两侧；,(4),能辨别明显错误的点并排除,变式应用,2,在“探究功与物体速度变化关系”的实验中，甲、乙两位同学的实验操作均正确甲同学根据实验数据作出了,功和速度的关系图线，如图甲所示，并由此图线得出“功与速度的平方一定成正比”的结论乙同学根据实验数据作出了功与速度平方的关系图线，如图乙所示，并由此也得出“功与速度的平方一定成正比”的结论关于甲、乙两位同学的分析，你的评价是,(,),C,A,甲的分析不正确，乙的分析正确,B,甲的分析正确，乙的分析不正确,C,甲和乙的分析都正确,D,甲和乙的分析都不正确,A,甲的分析不正确，乙的分析正确,B,甲的分析正确，乙的分析不正确,C,甲和乙的分析都正确,D,甲和乙的分析都不正确,解析：,功与速度的平方成正比，即,W,kv,2,，因此作出的,W,v,的图象是抛物线的一部分,答案,：,C,基础练,1,在探究功与速度变化的关系的实验中，下列说法正确的是,(,),A,通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值,B,通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值,C,通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度,D,通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度,AC,2,为了计算由于橡皮筋做功而使小车获得的速度，在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带，在,A,、,B,、,C,、,D,中应该选用哪个点的速度才符合要求,(,),C,3,在探究功与物体速度变化的关系的实验中，某同学在一次实验中得到了,一条如图所示的纸带，这条纸带上的点两端较密，中间疏，出现这种情况的原因，不可能是,(,),A,电源的频率不稳定,B,木板倾斜程度太大,C,没有使木板倾斜或倾角太小,D,小车受到的阻力较大,B,4,在本实验中作出的,W,v,图线如图所示，应为,(,),解析：,由于,W,v,2,图线是一条直线，所以,W,v,图线应是开口向上的抛物线，只有,B,对,答案,：,B,5,实验中木板略微倾斜，这样做,(,),A,是为了释放小车后，小车能匀加速下滑,B,是为了增大小车下滑的加速度,C,可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功,D,可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动,CD,6,若打点计时器打点时间间隔是,0.02 s,，则通过如下图所示的纸带的点距可求出小车由于橡皮筋做功后而获得的速度为,_,m/s,.,解析：,题目要求小车由于橡皮筋的弹力做功后而获得的速度，则此时小车应该脱离弹簧，所以小车将做匀速直线运动，应该选取打点均匀的一部分计算小车的最终速度，故有,v,答案,：,1.2,提高练,7.,某研究性学习小组觉得教材中实验的测量过程较复杂，改进如下：如图所示，将教材中实验的长木板放在桌面的边缘，小车的前端放一小球，小车在橡皮筋作用下加速运动，到桌,面边缘后小车在挡板作用下停止运动，小球做平抛运动，测出橡皮筋的条数为,1,、,2,、,3,、,、,n,时小球的平抛距离,x,1,、,x,2,、,x,3,、,、,x,n,，则,(,),A,如果忽略一切摩擦，,x,n,(,n,为橡皮筋的条数,),B,如果忽略一切摩擦，,x,2,n,(,n,为橡皮筋的条数,),C,该实验中小车受到的摩擦力可以通过倾斜木板的方法平衡而不产生新的误差,D,该实验中倾斜木板会产生误差,BD,解析：,由,W,v,2,、,x,v,、,W,n,得,x,2,n,，选项,A,错误，,B,正确；该实验应用了平抛运动的规律，如果木板倾斜，则变为斜抛，将产生误差，选项,C,错误，,D,正确,答案,：,BD,8,某同学在做实验“探究功与速度变化的关系”时，得到的数据如表,1.,(1),由表中数据可得出定性结论：,_ _.,(2),设一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为,W,0,，大致画出橡皮筋所做的功,W,与小车速度,v,的图象,实验序号,1,2,3,4,5,橡皮筋条数,1,3,4,5,7,小车速度,v,/(ms,1,),0.71,1.23,1.42,1.58,1.87,表,1,(3),由画出的图象大致可判断,W,与,v,的关系是,_,(4),填写表,2,中的空白部分,实验序号,1,2,3,4,5,橡皮筋条数,W,0,v,2,/(m,2,s,2,),W,与,v,的关系,解析：,每条橡皮筋拉长的长度都一样，一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为,W,0,，则第,2,、,3,、,4,、,5,次拉长橡皮筋做的功应分别为,3,W,0,、,4,W,0,、,5,W,0,、,7,W,0,.,表,2,(1),定性结论：橡皮筋做的功与小车获得的速度有关，并且做功越多，小车获得的速度越大,(2),橡皮筋所做的功,W,与小车速度,v,的图象为抛物线，如右上图所示,(3),可能是,W,v,2,.,(4),如下表所示,.,答案,：,见解析,实验序号,1,2,3,4,5,橡皮筋做功,W,0,3,W,0,4,W,0,5,W,0,7,W,0,v,2,/(m,2,s,2,),0.50,1.50,2.00,2.50,3.50,W,与,v,的关系,W,v,2,9.,质量为,1 kg,的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器所接电源为,6 V,、,50 Hz,的交流电源如下图所示，纸带上,O,点为重物自由下落时纸带打点的起点，选取的计数点,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,、,G,依次间隔一个点,(,图中未画出,),，各计数点与,O,点距离依次为,31.4,、,70.6,、,125.4,、,195.9,、,282.1,、,383.8,、,501.2,，单位为,mm.,则：,(1),求出,B,、,C,、,D,、,E,、,F,各点的速度并填入下表；,计数点,B,C,D,E,F,速度,/(,ms,1,),(2),求出物体下落时从,O,点到图中各点过程中重力所做的功，并填入下表；,计数点,B,C,D,E,F,功,/J,(3),适当选择坐标轴，在图中作出物体重力做的功与物体速度的平方之间的关系图象图中纵坐标表示,_,，横坐标表示,_,，由图可得重力所做的功与,_,成,_,关系,答案,：,(1)1.18,m/s,1.57,m/s,1.96,m/s,2.35,m/s,2.74,m/s,(2)0.69 J,1.23 J,1.92 J,2.76 J,3.76 J,(3),重力做的功物体速度的平方速度的平方正比,感谢您的使用，退出请按ESC键,本小节结束,谢谢！,