高一下学期物理第七章 7.6《实验：探究功与速度变化的关系》课件

欢迎进入物理课堂 第六节实验 探究功与速度变化的关系 学习目标 1 通过实验得出功与物体速度变化的关系 2 明确实验原理 学会数据处理 重点难点 用图象法处理实验数据 一 探究目的1 通过实验探究功与速度变化的关系 2 体会探究的过程和所用的方法 二 实验器材 针对课本P70 参考案例二 木板 小车 橡皮筋 打点计时器 电源 纸带等 三 探究思路1 分析与猜测 1 通过研究重力做的功 我们确立了重力势能的表达式 通过分析弹力做的功 我们探究了弹性势能的表达式 那么 要研究动能的变化 也要从力做功开始 2 物体在力的作用下通过一段位移时 力会对物体做功 物体的速度也会发生变化 所以二者之间存在联系 2 探究的思路 1 要探究功与物体速度变化的关系 就要改变力对物体做的功 测出力对物体做不同功时物体的速度 2 为简化实验 可将物体初速度设置为零 利用如图7 6 1所示的装置进行实验 通过橡皮筋来对小车做功W 通过打点计时器打在纸带上的点测量小车获得的速度v 然后分析功W与速度v的关系 图7 6 1 四 探究步骤1 按图7 6 1所示安装好实验仪器 2 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 3 换用2条 3条 4条 同样规格的橡皮筋做实验 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 将数据计入表格 4 分析数据 尝试做W v W v2等图象 探究W v的关系 1 速度数值的获得 实验获得的是如图7 6 2所示的纸带 为探究橡皮筋弹力做功与小车速度的关系 需要测量的是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 应该在纸带上测量的物理量是图中A1 A3间的距 下表是在探究功与速度变化的关系时得到的数据 请根据以下数据在图7 6 3中完成W v W v2 W v3图象 并由图象确定功与速度变化的关系 图7 6 3 思路点拨 作图时应注意合理确定标度 并将各点用平滑曲线或直线连接 精讲精析 v2 v3的数值如下表所示 W v W v2 W v3图象如图7 6 4所示 由图可得力对物体做的功与速度的平方成正比 图7 6 4 答案 见精讲精析 1 误差分析 1 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 2 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 3 纸带上的点间距的测量也会带来误差 2 注意事项 1 适度平衡小车受到的摩擦力 2 每次实验小车都要从同一位置由静止开始运动 3 应选择规格相同的橡皮筋 4 橡皮筋的拉伸长度要适度 5 使小车挂住橡皮筋的中点 放正小车 使小车沿木板的中间线运动 在用如图7 6 5所示的装置做 探究功与速度变化的关系 的实验时 下列说法正确的是 图7 6 5 A 为了平衡摩擦力 实验中可以将长木板的左端适当垫高 使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B 为简便起见 每次实验中橡皮筋的规格要相同 拉伸的长度要一样C 可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D 可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值 E 实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源F 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G 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 思路点拨 根据实验原理和实验注意事项逐项判断 精讲精析 左端垫高利用小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡来满足橡皮筋做功是合力功 实验中要求橡皮筋规格相同 拉伸长度相同即每根橡皮筋做功相等 所以只需通过改变条数就可以改变做功的数值 利用打点计时器时应该先接通电源再释放纸带 当橡皮筋松驰时 即加速结束时 小车做匀速运动 此时速度即为小车获得的最大速度 答案 ABCF 用自由落体运动探究功与速度的关系 经典案例 质量为1kg的重锤自由下落 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6V 50Hz的交流电源 如图7 6 6所示 纸带上O点为重锤自由下落时纸带的打点起点 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 重力加速度为9 80m s2 则图7 6 6 1 求出B C D E F各点的速度并填入下表中 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 3 适当选择坐标轴 在图7 6 7中找出重力做的功与速度的相关量之间的关系 图7 6 7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 3 如图7 6 8所示 图中纵坐标表示重力做的功W 横坐标表示速度的二次方v2 由图线可知 重力做的功W与速度的二次方v2成正比 图7 6 8 答案 见解题样板 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全