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

7.6 7.6 探究功与速度变化的关系探究功与速度变化的关系实验目的：通过实验探究橡皮筋对小实验目的：通过实验探究橡皮筋对小车做功与小车速度的关系车做功与小车速度的关系实验器材：橡皮筋、小车、木板、打实验器材：橡皮筋、小车、木板、打点计时器、铁钉等点计时器、铁钉等橡皮筋橡皮筋小车小车打点计时器打点计时器纸带纸带木板木板铁钉铁钉探探 究的究的 思思 路路1、测量橡皮筋对小车做的功、测量橡皮筋对小车做的功W 2、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度速度v 3、数据处理，寻找、数据处理，寻找W与与v的关系的关系如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力。如何抵消摩擦力。橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？把木板的一端把木板的一端垫高，使重力垫高，使重力沿斜面向下的沿斜面向下的分力与摩擦力分力与摩擦力平衡平衡F阻阻F还有摩擦还有摩擦力做功力做功小车在木板上运动的过程中，哪一阶小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮筋对小车做功？段橡皮筋对小车做功？橡皮筋对小车橡皮筋对小车拉力做的功能拉力做的功能否直接测量？否直接测量？? ? ? ?C B A橡皮筋被拉伸橡皮筋被拉伸直到恢复原长直到恢复原长的过程中的过程中第一次用第一次用一条一条橡皮筋橡皮筋拉小车拉小车第二次用第二次用两条两条完全相完全相同的橡皮筋并联起来同的橡皮筋并联起来栓到小车上拉小车，栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋的伸且使每条橡皮筋的伸长都长都和第一次的伸长和第一次的伸长量一样量一样做功做功W做功做功2W依次类推，并联依次类推，并联三条三条、四条四条橡皮橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做的功为筋，且拉伸的长度都一样，做的功为3W、4W1 1、将打点计时器固定在一块平板上，让、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。将平板安点计时器。将平板安装有打点计时器的一装有打点计时器的一端适当垫高端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后，调整高度，直至轻推小车后使小车使小车恰能恰能在板上在板上做匀速直线运动做匀速直线运动为止。为止。2 2、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于筋使小车位于靠近打点计时器靠近打点计时器处，处，记下记下小车位置小车位置。接通打点计时器电源接通打点计时器电源，释放释放小车小车。3 3、用、用2 2 条、条、3 3 条、条、4 4 条、条、5 5 条橡皮筋条橡皮筋分别代替分别代替1 1 条橡皮筋重做实验，保证条橡皮筋重做实验，保证每次释放小车的位置相同每次释放小车的位置相同，即橡皮，即橡皮筋被拉长的长度相同。筋被拉长的长度相同。实验实验次数次数橡皮筋橡皮筋做的功做的功位移位移l /m时间间时间间隔隔t /s匀速运动时的速匀速运动时的速度度v /(m/s)123454WW2W3W5W. . . . . . . . . . 弹力做功刚完毕弹力做功刚完毕时小车的速度时小车的速度4 4、在上述实验中打出的、在上述实验中打出的5 5 条纸带中，条纸带中，分别找出小车开始分别找出小车开始近似做匀速运动近似做匀速运动的点的点，并分别测出匀速运动时的速，并分别测出匀速运动时的速度度v v1 1 、v v2 2 、v v3 3 、v v4 4 、v v5 5 。做做W- -v图图若为曲线若为曲线若为直线，则若为直线，则W与与v成正比成正比做做W- -v2图图若为曲线若为曲线若为直线，则若为直线，则W与与v2成正比成正比做做W- -v3图图为什么不为什么不做做 W- - 图图?1vWv /(m/s)1234560.80 1.10 1.281.53 1.761.89W- -v图图W- -v2图图Wv2/(m2s -2)0010.64 21.2131.6442.3453.1063.57表明表明W与与 v2 成正比成正比结结 论论弹簧弹力对小车做的功与速度的平方成弹簧弹力对小车做的功与速度的平方成正比正比注：这里的弹力就是物体受到的合外力注：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，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。末速度就是小车速度的变化。2、对橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的，我、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，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、用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次是次是s、2s、3s进行第进行第1 1次、第次、第2 2次、第次、第3 3次次实验时，力对物体做的功就是实验时，力对物体做的功就是W W、2W2W、3W 3W B B、让小车通过相同的距离，第、让小车通过相同的距离，第1 1次力为次力为F F、第、第2 2次力次力为为2F2F、第、第3 3次力为次力为3F3F实验时，力对小车做的功实验时，力对小车做的功就是就是W W、2W2W、3W 3W C C、选用相同的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的、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，当用长度保持一致，当用1 1条、条、2 2条、条、3 3条条同样的橡同样的橡皮筋进行第皮筋进行第1 1次、第次、第2 2次、第次、第3 3次次实验时，橡皮实验时，橡皮筋对物体做的功就是筋对物体做的功就是W W、2W2W、3W 3W D D、利用弹簧秤测量对小车的拉力、利用弹簧秤测量对小车的拉力F F，利用直尺测量，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离小车在力作用下移动的距离s s，便可以求出每次实，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为验中力对小车做的功，可控制为W W、2W2W、3W 3W C3、在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用，这、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，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、木板只要稍微倾斜一些即可，没有什么严格的要求要求B、木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件：即重、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、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、其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的存在误差的BC