（浙江專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 第6節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系課件 新人教版必修2.ppt

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1、第6節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系,學(xué)考報(bào)告,基 礎(chǔ) 梳 理,重力,方案一、借助恒力做功探究功與速度變化的關(guān)系 1.原理,重物通過滑輪牽引小車，當(dāng)小車的質(zhì)量比重物大得多時(shí)，可以把重物所受的______當(dāng)做小車受到的牽引力。如圖1所示。,圖1,改變重物的質(zhì)量或者改變小車運(yùn)動(dòng)的_______，也就改變了牽引力做的功，從而探究牽引力做的功與小車獲得的速度間的關(guān)系。,2.實(shí)驗(yàn)步驟,(1)按如圖1所示安裝好實(shí)驗(yàn)儀器。 (2)平衡摩擦力：將安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的長木板的一端墊高，讓紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連在小車后端，不掛重物，接通電源，輕推小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出間隔均勻的點(diǎn)為止。 (3)在小車中放入砝碼

2、，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車后端、用細(xì)線繞過滑輪連接小車和鉤碼。 (4)將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，先接通電源，再釋放小車，當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)至定滑輪附近及時(shí)控制住小車，關(guān)閉電源，取下紙帶。 (5)改變鉤碼的數(shù)量，更換紙帶重復(fù)4的操作。,距離,3.數(shù)據(jù)處理,(1)選取點(diǎn)跡清晰的紙帶，選紙帶上第一個(gè)點(diǎn)及距離第一個(gè)點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)，并依次標(biāo)上0，1，2，3，,(3)確定此紙帶所掛的鉤碼的重力G，利用WnGxn，分別求出小車的位移為x1，x2，x3，時(shí)牽引力所做的功W1，W2，W3， (4)先對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，或作Wv草圖，大致判斷兩個(gè)量可能的關(guān)系，如果認(rèn)為是Wv2或其他，然后以W為縱坐標(biāo)，v2(或其他)為橫

3、坐標(biāo)作圖，從而判定結(jié)論。,4.注意事項(xiàng),(1)平衡摩擦力時(shí)，不掛重物，輕推小車后，小車能做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)必須保證所懸掛重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。,方案二、借助變力做功探究功與速度變化的關(guān)系 1.原理,使小車在橡皮筋的作用下彈出，由橡皮筋提供牽引力，如圖2所示。,圖2,改變橡皮筋的條數(shù)，橡皮筋對(duì)小車做的功分別是一條橡皮筋做功時(shí)的相應(yīng)______，測(cè)出小車被彈出后的速度，能夠找到橡皮筋對(duì)小車做的功與小車速度的關(guān)系。,倍數(shù),2.實(shí)驗(yàn)步驟,(1)按如圖2所示安裝儀器。 (2)第一次先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的速度v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋彈力對(duì)小車做功為W，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)記

4、入表格。 (3)換用2條、3條、4條同樣的橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，并使橡皮筋拉伸的長度都和第一次相同，測(cè)出v2、v3、v4，橡皮筋對(duì)小車做功分別為2W，3W，4W，，將數(shù)據(jù)記入表格。 (4)小車運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力，可以使木板略微傾斜，作為補(bǔ)償(需首先平衡摩擦力，然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn))。,3.數(shù)據(jù)處理,圖3,4.注意事項(xiàng),(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇粗細(xì)、形狀、長度、材料完全相同的橡皮筋。 (2)每次實(shí)驗(yàn)時(shí)都讓小車從同一位置由靜止釋放，即保證每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度都保持一致。 (3)實(shí)驗(yàn)中不必測(cè)出功和速度的具體數(shù)值，只要測(cè)出以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí)做的功是第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的多少倍即可。 (4)平衡摩擦力時(shí)，不要拴橡皮筋，但應(yīng)連著紙帶且

5、接通電源。 (5)打出的紙帶上的點(diǎn)間距并不都是均勻的，應(yīng)選取點(diǎn)間距均勻部分來求小車的速度。,5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論,無論是通過計(jì)算法還是作圖法都可以得出力對(duì)物體做的功與物體速度的平方成正比的結(jié)論，即Wv2。,6.誤差分析,(1)誤差來源 忘記平衡摩擦力或沒有完全平衡摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響。 橡皮筋長度、粗細(xì)不一，使得拉力及拉力做的功與橡皮筋條數(shù)不成正比帶來誤差。 紙帶上所打點(diǎn)的間距測(cè)量也會(huì)帶來誤差。 描點(diǎn)不準(zhǔn)確帶來誤差。,(2)減小誤差的辦法 實(shí)驗(yàn)前要先平衡掉摩擦力。 盡量選用同一規(guī)格的橡皮筋。 選用間距均勻的幾個(gè)間隔，測(cè)量其總長度，求得平均速度。 描點(diǎn)時(shí)既要觀察各點(diǎn)的位置關(guān)系，又要考慮應(yīng)有的函數(shù)關(guān)系。若拉

6、力大，小車速度大，點(diǎn)數(shù)少，可能會(huì)使W與v成線性關(guān)系，控制小車速度，增大縱坐標(biāo)單位長度，可減小誤差。,典 例 精 析,【例1】 (1)用如圖4(a)所示的儀器探究做功與速度變化的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)步驟如下： 將木板固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊起適當(dāng)高度，消除摩擦力的影響；,小車鉤住一條橡皮筋，往后拉至某個(gè)位置，記錄小車的位置； 先________，后________，小車拖動(dòng)紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下一系列點(diǎn)，斷開電源； 改用同樣的橡皮筋2 條、3條重復(fù)、的實(shí)驗(yàn)操作，每次操作一定要將小車____________。,(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為50 Hz，圖(b)所示是四次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶。,(a),(b) 圖

7、4,(3)根據(jù)紙帶，完成下表尚未填入的數(shù)據(jù)。,從表中數(shù)據(jù)可得出什么樣的結(jié)論？,答案(1)接通電源釋放小車從相同位置由靜止釋放(3)1.732.99橡皮筋做的功與速度的平方成正比,【例2】 在探究“功和速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，小張同學(xué)用如圖5所示裝置，嘗試通過測(cè)得細(xì)繩拉力(近似等于懸掛重物重力)做的功和小車獲得的速度的值進(jìn)行探究，則,圖5,(1)(多選)下列說法正確的是() A.該方案需要平衡摩擦力 B.該方案需要重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 C.該方案操作時(shí)細(xì)線應(yīng)該與木板平行 D.該方案處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)選擇勻速時(shí)的速度 (2)某次獲得的紙帶如圖6所示，小張根據(jù)點(diǎn)跡標(biāo)上了計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1 s，請(qǐng)讀出C計(jì)數(shù)點(diǎn)在刻度尺上的讀數(shù)________ cm，并求出C點(diǎn)的速度為________m/s(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。,圖6,答案(1)ABC(2)9.80(9.789.82范圍內(nèi)都可) 0.178(0.1750.180范圍內(nèi)都可),