高中物理 第7章 第6节实验 探究功与速度变化的关系课件 新人教版必修2

成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 必修必修2 万有引力与航天万有引力与航天第七章第七章1.1.1集合的概念第六节实验：探究功第六节实验：探究功与速度变化的关系与速度变化的关系第七章第七章1.1.1集合的概念学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课后强化作业课后强化作业7学习目标定位学习目标定位*探究功与物体速度变化的关系探究功与物体速度变化的关系*能够通过实验数据的分析，总结出功与物体能够通过实验数据的分析，总结出功与物体速度平方的正比关系速度平方的正比关系*通过本节的探究思路，体会科学方法通过本节的探究思路，体会科学方法课堂情景切入课堂情景切入如图所示，让钢球从斜面上由静止滚下，打到一个小木块上，能将木块撞出一段距离。提高小球的初始高度h，小球滚下撞击木块的速度变大，木块就会被撞的远些，说明功与速度变化有着密切联系。这一节我们将通过实验探究功与速度变化的定量关系。 知识自主梳理知识自主梳理1.在如图所示的装置中，释放小车，拉伸的橡皮筋对小车做功，使小车获得速度。第一次实验设橡皮筋对小车所做的功为W，后面的实验中都保持橡皮筋的拉伸长度与第一次_。橡皮筋的条数分别为原来的2倍、3倍，橡皮筋对小车所做的功分别为_W、_W探究思路探究思路 一致一致232由纸带和打点计时器分别测出小车获得的速度v1、v2、v33以橡皮筋对小车做的功为_坐标(以第一次实验时的功W为单位)，小车获得的速度为_坐标，作出Wv曲线。纵纵横横一条直线一条直线v21.小车运动中受到阻力，小车的速度在运动中是变化的。使木板倾斜，让小车不受橡皮条的拉力时_下滑，也就是_摩擦力。2橡皮条做功完毕后，小车匀速运动，则打在纸带上的点应是_分布的，利用纸带点_和打点计时器记录的_求出速度。操作的技巧操作的技巧 匀速匀速平衡掉平衡掉均匀均匀间距间距时间时间先对测量数据进行估计，或者作出Wv草图，大致判断两个量可能有什么关系。如果认为有可能是Wv2，就对每一个速度值算出它的二次方，然后以_为纵坐标，_为横坐标作图(不是以v为横坐标)。如果这样作出的图象是_，说明两者关系真的是Wv2数据的处理数据的处理 Wv2一条直线一条直线重点难点突破重点难点突破一、实验器材木板、小车、橡皮筋(若干)、打点计时器、低压交流电源、纸带、刻度尺等。二、实验步骤1按实验要求安装好实验仪器。2平衡摩擦力：将安装有打点计时器的长木板的一端垫起，纸带穿过打点计时器，不挂橡皮筋，闭合电源，轻推小车，打点计时器在纸带上打出间隔均匀的点。3第一次先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋弹力对小车做功为W，并将得到的数据记入表格。4换用2条、3条、4条同样的橡皮筋做实验，并将橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，测出v2、v3、v4，橡皮筋对小车做功分别为2W、3W、4W将数据记入表格。5分析数据，尝试做Wv，Wv2等图象，探究W、v的关系。四、误差分析1误差来源：一是由于忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力对实验的影响，二是橡皮筋长度、粗细不一，使得拉力及拉力的功与条数不成正比带来误差，三是纸带上所打点的间距测量也会带来误差。四是描点不准带来误差。2减小误差的办法(1)实验前要先平衡摩擦力。(2)尽量选用同一规格的橡皮筋。(3)选用间距均匀的几个间隔，测量其总长度，求得平均速度。(4)描点时既要观察各点的位置关系，又要考虑应有的函数关系，若拉力大，小车速度大，点数少，可能使W与v呈线性关系，控制小车速度，加大纵坐标单位长度，可减小误差。五、注意事项1平衡摩擦力的方法：将木板一端垫高，轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到木板的一个合适的倾角。2测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动的。3橡皮筋应选规格一样的，力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。4每次释放小车时，都要让它从同一位置由静止开始运动。5小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。考点题型设计考点题型设计对实验原理及实验过程的考查对实验原理及实验过程的考查 (1)适当垫高木板是为了_。(2)通过纸带求小车速度时，应使用纸带的_(选填“全部”“前面部分”或“后面部分”)。(3)若实验做了n次，所用橡皮筋分别为1根、2根n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2vn用W表示橡皮筋对小车所做的功，作出的Wv2图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v的关系是_ _。解析：(1)为使橡皮筋对小车做的功等于合力对小车做的功，需利用小车重力沿木板方向的分力平衡摩擦力。(2)实验中需要求橡皮筋做功后小车获得的速度，所以应用纸带的后面部分。(3)“过原点的直线”意味着纵横坐标轴对应的两个量成正比关系。答案：(1)平衡摩擦力(2)后面部分(3)W与速度v的平方成正比下面探究“功与物体速度变化关系”的实验步骤，其合理顺序是_。将小车拉至图中C处，使AB和BC间距离大致相等，接通打点计时器电源，放开小车，小车带动纸带运动，打下一系列的小点，由纸带分析求出小车通过B位置时的速度v，设第1次橡皮筋对小车做的功为W。做出Wv、Wv2的图象，分析图象的特点，得出结论。如图所示，先固定打点计时器，在长木板的两侧A处钉两个小钉，小车放在B处挂上一根橡皮筋(即图示情况)，使橡皮筋处于自由长度。用2条、3条同样的橡皮筋进行第2次、第3次实验，每次实验保持橡皮筋拉伸的长度不变，用同样的方法测出v2、v3记下2W、3W记入表格。答案：实验数据处理实验数据处理 解析：通过试探与分析，确定W与v的关系：先试探画出Wv图象，大致判断一下W与v的关系，再画出其他的图象，找出哪一组的图象是直线，从而确定功与速度的最终关系。Wv图象如下图所示。由图象可以看出，W很可能与v2成正比，通过计算，列表如下：v2/(m2s2)W/J0.000.000.641.001.212.001.643.002.344.003.105.003.576.00解析：v2、v3的数值如下表所示：W(一条橡皮一条橡皮筋做的功作筋做的功作为功的单位为功的单位)12345678v(m/s)1.42.02.42.83.23.53.74.0v2(m2/s2)1.964.05.767.8410.24 12.2513.6916.0v3(m3/s3)2.748.0 13.82 21.95 32.77 42.8850.6564.0Wv、Wv2、Wv3图象如图所示。由图可得力对物体做的功与速度的平方成正比。创新设计实验创新设计实验 解析：(1)实验方案：如图固定好轨道，让其末端保持水平让小球从轨道的某一高度h处由静止滚下，最后落在置于水平面上的白纸及复写纸上。记下小球释放点及最后落点的位置，用刻度尺测出释放点的高度h及落点P到O点的距离x。多次改变小球的释放点位置，记录并测量每次的h、x的值。如图所示，汽车已成为人们外出的重要交通工具之一，评价汽车性能的主要指标有动力性、经济性、稳定性、制动性等，其中制动性主要是指在良好的路面上，汽车迅速降低车速直到停车的距离，表中记录的是汽车以不同速率行驶时，制动后所经过的距离。请根据表中的数据，用图象分析推断克服阻力做功与汽车速率变化之间的关系。汽车速率汽车速率v/(kmh1)制动距离制动距离s/m101204401650256036解析：制动过程中阻力不变，设每制动1m ，克服阻力做的功为W1、则制动4m、16m、25m、36m，克服阻力做的功分别为4W1、16W1、25W1、36W1，作出Wv图象如下图所示。可见W与v不是正比关系，猜想W与v2成正 比，作出Wv2图象如下图所示。可见W与v2成正比。