《（浙江專用）2018-2019學年高中物理 第七章 機械能守恒定律 6 實驗：探究功與速度變化的關系課件 新人教版必修2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（浙江專用）2018-2019學年高中物理 第七章 機械能守恒定律 6 實驗：探究功與速度變化的關系課件 新人教版必修2.ppt（41頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、6 實驗：探究功與速度變化的關系,第七章 機械能守恒定律,內容索引,,技能儲備 明確原理 提煉方法,題型演練 學以致用 實訓演練,達標檢測 檢測評價 達標過關,技能儲備,一、方案一 借助恒力做功探究功與速度變化的關系 1.原理 由鉤碼通過滑輪牽引小車，當小車的質量比鉤碼大得多時，可以把鉤碼所受的 當作小車受到的牽引力.如圖1所示.,圖1,重力,改變鉤碼的 或者改變小車運動的 ，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系.,質量,距離,2.實驗步驟 (1)按如圖1所示安裝好實驗儀器. (2)平衡摩擦力：將安裝有打點計時器的 長木板的一端墊高，讓紙帶穿過打點計
2、 時器連在小車后端， (填“不掛”或“掛上”)鉤碼，接通電源，輕推小車，直到打點計時器在紙帶上打出 的點為止. (3)在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細線繞過滑輪連接小車和鉤碼.,圖1,不掛,間隔均勻,(4)將小車停在打點計時器附近，先 ，再 ，小車運動一段時間后，關閉打點計時器電源. (5)改變鉤碼的數(shù)量，更換紙帶重復(4)的操作.,接通電源,釋放小車,3.數(shù)據(jù)處理 (1)選取點跡清晰的紙帶，選紙帶上第一個點及距離第一個點較遠的點，并依次標上0、1、2、3…. (2)測出0到點1、點2、點3…的距離，即對應的小車的位移x1、x2、x3…， 利
3、用公式vn＝__________求出點1、點2、點3…對應的瞬時速度v1、v2、v3…. (3)確定此紙帶所掛的鉤碼的重力G，利用Wn＝ ，分別求出小車的位移為x1、x2、x3…時牽引力所做的功W1、W2、W3…. (4)先對測量數(shù)據(jù)進行估算，或作W－v草圖，大致判斷兩個量可能的關系，如果認為是W∝v2(或其他)，然后以W為縱坐標，v2(或其他)為橫坐標作圖，從而判定結論.,Gxn,4.注意事項 (1)平衡摩擦力時，不掛鉤碼，輕推小車后，小車能拖著紙帶做勻速直線運動. (2)為保證鉤碼的重力近似等于小車受到的牽引力，應使鉤碼的質量遠小于小車的質量. (3)計算牽引力做功時，可以不必算出具體
4、數(shù)值，只用位移的數(shù)值與符號G的乘積表示即可.,二、方案二 借助橡皮筋做功探究功與速度變化的關系 1.原理 使小車在橡皮筋的作用下彈出，如圖2所示.,圖2,改變橡皮筋的條數(shù)(若有n條同一規(guī)格的橡皮筋)，橡皮筋對小車做的功分別是一條橡皮筋做功時的 ，測出小車被彈出后的速度，能夠找到橡皮筋對小車做的功與小車速度的關系.,n倍,2.實驗步驟 (1)按如圖2所示安裝實驗儀器. (2)平衡摩擦力. (3)第一次先用一條橡皮筋做實驗，用打點 計時器和紙帶測出小車獲得的速度v1，設此 時橡皮筋彈力對小車做的功為W，并將測得的數(shù)據(jù)記入表格. (4)換用2條、3條、4條……同樣的橡皮筋做實驗，并使橡皮筋拉伸的長度
5、都和第一次相同，測出v2、v3、v4…，橡皮筋對小車做功分別為2W、3W、4W…，將數(shù)據(jù)記入表格.,圖2,3.數(shù)據(jù)處理 (1)速度數(shù)值的獲得：實驗獲得的是如圖3所示的紙帶，為探究橡皮筋彈力做功與小車速度變化的關系，需要測量的是彈力做功結束后小車的速度，即小車做 的速度.所以，應該在紙帶上測量的物理量是圖中間隔均勻的點A1、A3間的距離x，小車此時速度的表達式為v＝ ，其中T是打點計時器的打點周期.,圖3,勻速運動,(2)計算橡皮筋彈力對小車做的功分別為W、2W、3W…時對應的v、v2、v3、 …的數(shù)值，填入表格.,(3)逐一與W的一組數(shù)值對照，判斷W與v、v2、v3、 …的可能關系或嘗試
6、著分別畫出W與v、W與v2、W與v3、W與 …間關系的圖象，找出哪一組的圖象是直線，從而確定功與速度的正確關系.,4.注意事項 (1)實驗時選擇粗細、形狀、長度、材料完全相同的橡皮筋. (2)每次實驗時都讓小車從同一位置由靜止釋放，即保證每次實驗中橡皮筋拉伸的長度都保持一致. (3)實驗中不必算出功的具體數(shù)值，只要測出以后各次實驗時做的功是第一次實驗時的多少倍即可. (4)平衡摩擦力時，不要拴橡皮筋，但應連著紙帶且接通電源. (5)打出的紙帶上的點間距并不都是均勻的，應選取點間距均勻部分來求小車的速度.,題型演練,,一、借助恒力做功探究功與速度變化的關系,例1 (2018浙江省高三“五校聯(lián)考”
7、第一次考試)如圖4所示，用質量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長木板上運動，打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況.利用該裝置可以完成“探究做功與物體速度變化的關系”的實驗.,答案,圖4,(1)打點計時器使用的電源是________(填選項前的字母). A.直流電源 B.交流電源,√,答案,(2)實驗中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作方法是________(填選項前的字母). A.把長木板右端墊高 B.改變小車的質量 在不掛重物且________(填選項前的字母)的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運動，表明已經消除了摩擦力和其他阻力的影響. A.打點計時器不打點 B.打點計時器
8、打點,√,√,答案,(3)接通電源，釋放小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，將打下的第一個點標為O.在紙帶上依次取A、B、C…若干個計數(shù)點，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T.測得A、B、C…各點到O點的距離分別為x1、x2、x3…，如圖5所示.,圖5,實驗中，重物質量________小車質量，可認為小車所受的拉力大小為mg. A.遠小于 B.遠大于 C.等于,√,答案,(4)從打O點到打B點的過程中，拉力對小車做的功W＝_____，打B點時小 車的速度v＝_____.,圖5,mgx2,,二、借助橡皮筋做功探究功與速度變化的關系,例2 某學習小組做“探究功與速度變化的關系”的實驗裝置如圖6所
9、示，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，這時，橡皮筋對小車做的功記為W.當用2條、3條、……完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、……實驗時(每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致)，每次實驗中小車獲得的速度根據(jù)打點計時器所打在紙帶上的點進行計算.,圖6,(1)除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關、刻度尺和______(填“交流”或“直流”)電源.,圖6,答案,解析,交流,解析 打點計時器使用的是交流電源.,(2)實驗中，小車會受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當傾斜來平衡摩擦阻力，接通電源后，下面操作正確的是 A.放開小車，能夠自由下滑即可 B.放開小車，能夠勻速下滑即可
10、 C.放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可 D.放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可,答案,解析,圖6,√,解析 平衡摩擦力時，應將紙帶穿過打點計時器系在小車上，接通電源后，放開拖著紙帶的小車，使小車能夠勻速下滑，故D正確.,(3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是 A.橡皮筋處于原長狀態(tài) B.橡皮筋仍處于伸長狀態(tài) C.小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處 D.小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線,答案,解析,圖6,√,解析 木板水平放置，未平衡摩擦力.放開小車后，小車做加速運動，當橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時，小車的速度最大，此時橡皮
11、筋仍處于伸長狀態(tài)，B正確.,答案,解析,(4)在操作正確的情況下，打在紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應選用圖7紙帶的______(填“A～G”或“G～J”)部分進行測量.,圖7,G～J,解析 從紙帶上看，紙帶的G～J段打點比較均勻，所以應選用紙帶的G～J段進行測量.,例3 在做“探究功與物體速度變化的關系”的實驗時，小車的質量為m，使用橡皮筋6根，每次增加一根，實驗中W、v、v2的數(shù)據(jù)已填在表格中.,答案,(1)試在圖8中作出相應關系圖象.,解析,圖8,答案 見解析圖,解析 將表中的數(shù)據(jù)分別描在題圖甲、乙所示的兩個坐標系中，然后在圖甲中用平滑曲線連接，在圖乙中用傾斜直線連接
12、，并且使盡可能多的點分布在曲線上或對稱分布在直線兩側，如圖甲和乙所示.,答案,(2)從圖象可以得出的實驗結論是_______.,解析,W∝v2,解析 從乙圖看出W∝v2.,達標檢測,1.(借助橡皮筋做功探究功與速度變化的關系)(2018新昌中學高三選考適應性考試)小王同學做“探究合力做功與物體速度變化的關系”的實驗裝置如圖9所示，小車在橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行.先平衡摩擦力，用1條橡皮筋對小車做的功記為W，當用2條、3條…實驗時，每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致.實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出.,1,2,圖9,(1)在實驗準備過程， 小王整理了一些實驗器材如圖10所示，
13、還缺少的器材是(3個)_______________________________；,答案,,圖10,6 V以下交流電源、刻度尺、導線,1,2,(2)用一條紙帶穿過打點計時器，該同學發(fā)現(xiàn)有圖11中的兩種穿法，感到有點猶豫.你認為___(選填“A”或“B”)的穿法更合理；,答案,,圖11,B,1,2,(3)該同學在實驗過程中，①應平衡摩擦力；②應選長短、粗細一樣的橡皮筋若干；③每次實驗都讓小車從同一位置由靜止釋放.以上操作對“實驗中每條橡皮筋做相同的功”這一要求有幫助的是______(填序號).,答案,,②③,1,2,(1)實驗的部分步驟如下： ①在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小
14、車后端，用細線連接小車和鉤碼； ②將小車停在打點計時器附近，______________，___________，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一系列點，___________________； ③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復②的操作.,2.(借助恒力做功探究功與速度變化的關系)某實驗小組采用如圖12所示的裝置探究功與速度變化的關系，圖中小車中可放置砝碼，實驗中，打點計時器的工作頻率為50 Hz.,答案,圖12,先接通電源,再釋放小車,關閉打點計時器電源,解析,1,2,解析 將小車停在打點計時器附近后，需先接通電源，再釋放小車，讓其拖動紙帶，待打點計時器在紙帶上打下一系列點
15、后，關閉打點計時器電源.,1,2,(2)圖13是鉤碼質量為0.03 kg、砝碼質量為0.02 kg時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D、E計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到O的距離x及對應時刻小車的瞬時速度v，請將C點的測量結果填在表中的相應位置.,圖13,答案,解析,答案 5.18(5.16～5.20均可) 0.49,1,2,解析 在驗證C點時，由題圖可知，C點與刻度尺上的6.18 cm(6.16～6.20 cm均可)對齊，所以C點距O點的距離是xOC＝5.18 cm(5.16～5.20 cm均可). 從紙帶上可知C點的速度等于BD段的平均速度， ≈0.49 m/s.,1,2,紙帶的測量結果,(3)本實驗，若用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，應采取的兩項措施是： ①_____________； ②__________________________________.,平衡摩擦力,鉤碼的重力遠小于小車及砝碼的總重力,解析 平衡摩擦力后，線上的拉力就等于小車受到的合外力.當鉤碼的重力遠小于小車及砝碼的總重力時，線上的拉力近似等于鉤碼的重力.,答案,解析,1,2,
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