高中物理 第七章 机械能守恒定律 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

发散思考发散思考联系实际，说说踢足球时足球速度变化的原因联系实际，说说踢足球时足球速度变化的原因. .猜测足球速度的变化与足球的受力有关。而力与位猜测足球速度的变化与足球的受力有关。而力与位移的乘积功与速度变化之间存在什么样的关系？移的乘积功与速度变化之间存在什么样的关系？弹性势能弹性势能重力势能重力势能重力做功重力做功弹力做功弹力做功外力做功外力做功速度的变化速度的变化WGEPWFEP请你思考请你思考？（1 1）物体动能的变化由做功引起。那么，实验中如何）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？对物体做功？又怎样来表示功的大小呢？两个角度两个角度 可以是恒力做功可以是恒力做功。例如，用一重物落在。例如，用一重物落在纸带向下运动，重力对重物做功即为恒力纸带向下运动，重力对重物做功即为恒力做功。用做功。用W=GW=Gh h表示功的大小。表示功的大小。 也也可以是变力做功可以是变力做功。例如，采用的通过。例如，采用的通过增加每次牵引小车的橡皮筋数目的办法来增加每次牵引小车的橡皮筋数目的办法来表示功的大小。表示功的大小。请你思考请你思考？ （2 2）如何测量物体的速度呢？）如何测量物体的速度呢？可以用打点计时器测量小车的速度可以用打点计时器测量小车的速度实验实验方案方案( (一一) )实验目的：利用自由落体运动，研究恒力实验目的：利用自由落体运动，研究恒力做功与物体速度变化之间的关系做功与物体速度变化之间的关系实验器材：铁铁架台、打点计时器、重物、天平、电架台、打点计时器、重物、天平、电源、导线、刻度尺源、导线、刻度尺实验步骤1、安装实验仪器。2、选取打点计时器在纸带上打出的一系列点中的某几点，测出它们与纸带上第一点之间的距离，即重力方向上的位移，与重物的重力相乘可得重力做功值。3、通过分析纸带上的点求得物体速度。数据处理：1、用天平测出重物的质量，求出重物的重力2、算出重力所做的功3、求出此物体的速度变化结论结论：W与与v2 2 成正比成正比误差分析：1、打点计时器与纸带之间存在这摩擦力；2、测量长度存在着误差。实验目的：通过实验探究橡皮筋对小车做实验目的：通过实验探究橡皮筋对小车做功与小车速度的关系功与小车速度的关系实验器材：实验器材：橡皮筋、小车、电源橡皮筋、小车、电源木板、打点计时器、木板、打点计时器、纸带、铁钉等纸带、铁钉等实验实验方案方案( (二二) )思考1：小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮筋对小车做功？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？橡皮筋的弹力是变力，橡皮筋的弹力是变力，且弹力与伸长量的关系且弹力与伸长量的关系也不严格遵守胡克也不严格遵守胡克定律，定律，不容易计算。不容易计算。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拉小车橡皮筋拉小车第二次用第二次用两条两条完全相同的橡完全相同的橡皮筋并联起来栓到小车上拉皮筋并联起来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋的伸小车，且使每条橡皮筋的伸长都长都和第一次的伸长量一样和第一次的伸长量一样做功做功W做功做功2W依次类推，并联依次类推，并联三条三条、四条四条橡皮筋，且拉伸橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做的功为的长度都一样，做的功为3W、4W橡皮筋的选择？要选择较细的、均匀的，弹性也比较一致的要选择较细的、均匀的，弹性也比较一致的橡皮筋为好。橡皮筋为好。橡皮筋的个数不易过多。橡皮筋的个数不易过多。如何使拉力做的功等于合力做的功？如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力即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？把木板的把木板的一端垫高，一端垫高，使重力沿使重力沿斜面向下斜面向下的力与摩的力与摩擦力平衡擦力平衡F阻阻FGF阻阻FN还有摩擦还有摩擦力做功力做功FF2F1小车在木板上做什么性质的运动？小车在木板上做什么性质的运动？先加速后匀速运动先加速后匀速运动我们要取的速度是哪个阶段的速度？我们要取的速度是哪个阶段的速度？这个速度该如何测量？这个速度该如何测量？橡皮筋恢复原长时的速度。利用打点计时器，橡皮筋恢复原长时的速度。利用打点计时器，用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时间用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时间的比值近似计算该点的瞬时速度的比值近似计算该点的瞬时速度1 1、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端、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装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至，调整高度，直至轻推小车后使小车轻推小车后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。拉长橡皮筋使小车位、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于于靠近打点计时器靠近打点计时器处，处，记下小车位置记下小车位置。接通打点计接通打点计时器电源时器电源，释放小车释放小车。? ? ?C B A3 3、用、用2 2 条、条、3 3 条、条、4 4 条、条、5 5 条橡皮筋分别代替条橡皮筋分别代替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，即橡皮筋被拉长的长度相同。即橡皮筋被拉长的长度相同。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，分别找出小车条纸带中，分别找出小车开始开始近似做匀速运动的点近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时，并分别测出匀速运动时的速度的速度v v1 1 、v v2 2 、v v3 3 、v v4 4 、v v5 5 。实验实验次数次数橡皮筋做橡皮筋做的功的功位移位移l /m时间间隔时间间隔t /s匀速运动时的速度匀速运动时的速度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Wv /(m/s)1234560.80 1.10 1.281.53 1.761.89W- -v图图00W- -v2图图Wv2/(m2s -2)0010.64 21.2131.6442.3453.1063.57结论结论：W与与 v2 成正比成正比误差分析：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间距测量也会带来误差四是描点不准确带来误差误差分析：2、减小误差的办法：实验前先平衡好摩擦力；尽量选择同一规格的橡皮筋；选用间距均匀的几个间隔，测量其总长度，求得速度；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。1 1、橡皮筋做功的灵活计算、橡皮筋做功的灵活计算2 2、切记要先平衡摩擦力、切记要先平衡摩擦力