高中物理（新人教必修二）：第七章 6《实验 探究功与速度变化的关系》

欢迎进入物理课堂 6 实验 探究功与速度变化的关系 1 探究功与速度变化的关系的思路 静止 1 使平板上的小车在力的作用下从 开始运动 测量力的大小及小车 改变力的大小或小车运动的距离 也就改变了 2 小车的速度可以由 和纸带测出 3 以 为纵坐标 以 为横坐标 作出图线 由图线特征了解两者的定量关系 功W 速度v 在力的作用下运动的距离 力对小车做的功 打点计时器 2 操作技巧 均匀 相同 一条直线 1 平衡摩擦力 如果纸带上打出的点距是 的 说明纸带的运动是匀速的 小车重力沿斜面方向的分力就刚好平衡了小车所受的摩擦力 2 选择纸带 对纸带上的点进行分析 选择若干个相邻距离基本 的点作为小车匀速运动阶段的点 用这些点计算小车的速度 3 数据处理 根据实验数据作出W v草图 大致判断两个量可能是什么关系 如果认为很可能是W v2 就作出W v2图线 如果图线是 就可以证明你的判断是正确的 实验原理 探究功与物体速度变化的关系 可通过改变力对物体做的功 测出力对物体做功不同时物体的速度 为了简化实验 可将物体的初速度设置为零 可用如图7 6 1所示的装置进行实验 通过增加橡皮筋的根数使橡皮筋对小车做的功成倍增加 再通过打 点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v 图7 6 1 实验器材 小车 长木板 橡皮筋 刻度尺 打点计时器 纸带等 实验步骤 1 先将长木板置于水平桌面上 再将打点计时器固定在长木板上 让纸带的一端夹在小车后端 另一端穿过打点计时器 将长木板安装有打点计时器的一端适当 直至轻推小 车后小车恰能在板上做 运动 匀速直线 2 先用1根橡皮筋做实验 拉长橡皮筋使小车靠近打点计时器 接通打点计时器的电源 释放小车 记录橡皮筋做的功W和求出小车获得的速度v1 垫高 3 用2根 3根 的橡皮筋分别代替1根橡皮筋重复实验 保证每次释放小车的位置 即橡皮筋每次拉伸的长度都 以保证第2次 第3次 橡皮筋做的功是 记录数据 并分别求出小车相应获得的速度v2 v3 数据处理 1 测量小车的速度 实验获得如图7 6 2所示的纸带 为探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系 需要测量弹力做功结束时小车的速度 即小车做匀速运动的速度 所以应在纸带上测量的物理量是A1 A2间的距离x 小车速度的表达式是v 打点计时器的时间间隔为T 相同 相同 保持一致 2W 3W 2 实验数据记录 自己设计一个记录数据的表格 3 实验数据处理及分析 在坐标纸上画出W v和W v2图线 第1次橡皮筋做的功W为纵轴的单位长度 实验结论 功与物体速度变化的关系为W v2 图7 6 2 例1 在做 探究功与速度变化的关系 的实验时 小车的质量为m 使用橡皮筋6根 每次增加一根 实验中W v和v2的数据已填在下面的表格中 1 试在图7 6 3中作出图象 图7 6 3 2 从图象可以得出的实验结论是 解析 以W为纵坐标 v为横坐标 作出W v图象 图7 6 4甲 以W为纵坐标 v2为横坐标 作出W v2图象 图乙 从图乙中可看出 W与v2成正比 图7 6 4 答案 1 如图7 6 4甲和乙所示 W与v2成正比 例2 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 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 A 用同样的力对小车做功 让小车通过的距离依次是s 2s 3s 进行实验时 力对小车做的功就分别是W 2W 3W B 让小车通过相同的距离 所用的力分别为F 2F 3F 进行实验时 力对小车做的功就分别是W 2W 3W C 在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致 当用1条 2条 3条 同样的橡皮筋进行实验时 橡皮筋对小车做的功就分别是W 2W 3W D 利用弹簧测力计测量对小车的拉力F和小车在拉力作用下移动的距离s 便可以求出每次实验中力对小车做的功 可控制为W 2W 3W 解析 橡皮筋对小车的作用力是个变力 其力的变化不好控制 且其做的功无法直接用公式进行计算 故A B选项可行性均不高 C选项操作方便 且不用计算橡皮筋具体做的功 D选项的操作不可取 答案 C 触类旁通 1 关于 探究功与速度变化的关系 的实验 下列说法正 确的是 D A 每次实验必须设法算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 应该尽量使长木板保持水平D 接通打点计时器电源 再让小车在橡皮筋的作用下弹出 2 在 探究功与速度变化的关系 的实验中作出的W v 图象 应为下列图中的 B 解析 由实验数据得出W与v2成正比 所以根据数学知识可知W v图象是抛物线 且开口向上 故选B 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