《2018-2019高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.6 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》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.6 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（42頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、6.實(shí)驗(yàn):探究功與速度變化的關(guān)系,【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究外力做功與物體速度變化的關(guān)系。 2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,總結(jié)出外力做功與物體速度平方的正比關(guān)系。,【實(shí)驗(yàn)原理】 1.改變功的大小:如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,用1條、2條、3條規(guī)格相同的橡皮筋將小車(chē)?yán)酵晃恢糜伸o止釋放,橡皮筋拉力對(duì)小車(chē)所做的功依次為W、2W、3W,2.確定速度的大小:小車(chē)獲得的速度v可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出,也可以用其他方法測(cè)出。 3.尋找功與速度變化的關(guān)系:以橡皮筋拉力所做的功W為縱坐標(biāo),小車(chē)獲得的速度v為橫坐標(biāo),作出W-v和W-v2圖象。分析圖象,得出橡皮筋拉力對(duì)小車(chē)所做的功與小車(chē)獲得的速度的定量關(guān)系。,【實(shí)驗(yàn)器材
2、】 小車(chē)(前面帶小鉤)、長(zhǎng)木板(兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱(chēng)位置釘兩個(gè)鐵釘)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(xiàn)(若使用電火花計(jì)時(shí)器則不用學(xué)生電源)、若干條等長(zhǎng)的橡皮筋、毫米刻度尺。,【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】 一、實(shí)驗(yàn)步驟 1.按原理圖將儀器安裝好。 2.平衡摩擦力:在長(zhǎng)木板有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端下面墊一塊木板,反復(fù)移動(dòng)木板的位置,直至小車(chē)上不掛橡皮筋時(shí),輕推小車(chē),紙帶打出的點(diǎn)間距均勻,即小車(chē)能勻速運(yùn)動(dòng)為止。,3.先用1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(chē)獲得的速度v1,設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為W,將這一組數(shù)據(jù)記入表格。 4.用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度與第一次相同,這時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為2W,測(cè)出小
3、車(chē)獲得的速度v2,將數(shù)據(jù)記入表格。,5.用3條、4條橡皮筋做實(shí)驗(yàn),用同樣的方法測(cè)出功和速度,記入表格。,二、數(shù)據(jù)處理 1.求小車(chē)速度。 實(shí)驗(yàn)獲得如圖所示紙帶,利用紙帶上點(diǎn)跡均勻的一段測(cè) 出兩點(diǎn)間的距離,如紙帶上A、C兩點(diǎn)間的距離x,則v= (其中T為打點(diǎn)周期)。,2.計(jì)算W、2W、3W時(shí)對(duì)應(yīng)v、v2的數(shù)值,填入表格。,3.作圖象分析:在坐標(biāo)紙上分別作出 W-v 和 W-v2 圖線(xiàn),從中找出功與速度變化的關(guān)系。,【誤差分析】 1.誤差的主要來(lái)源是橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)不一,使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比。 2.沒(méi)有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過(guò)大也會(huì)造成誤差。 3.利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)
4、算小車(chē)的速度時(shí),測(cè)量不準(zhǔn)帶來(lái)誤差。,【注意事項(xiàng)】 1.平衡摩擦力:將木板一端墊高,使小車(chē)的重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡。方法:使小車(chē)連著紙帶并接通電源,輕推小車(chē),由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng),找到長(zhǎng)木板的一個(gè)合適的傾角。,2.選點(diǎn)測(cè)速:測(cè)小車(chē)的速度時(shí),紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的,也就是選小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的部分。 3.橡皮筋的選擇:橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的。橡皮筋彈力對(duì)小車(chē)做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可,不必計(jì)算出具體數(shù)值。,4.先后順序:開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí),小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并且要先接通電源再釋放小車(chē)。 5.小車(chē)的選擇:小車(chē)質(zhì)量應(yīng)適當(dāng)大一些,使紙帶上打的點(diǎn)多一些。
5、,類(lèi)型一 實(shí)驗(yàn)原理及操作 【典例1】如圖所示是某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)做探究 “橡皮筋做功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),圖中是 小車(chē)在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行的情形。這 時(shí),橡皮筋對(duì)小車(chē)做功記為W。當(dāng)用2條、3條n條完全 相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次第n次實(shí)驗(yàn) 時(shí),每次橡皮筋都被拉伸到同一位置釋放。小車(chē)每次實(shí),驗(yàn)中獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出,圖甲為某次實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶。,(1)除了圖中已給出的實(shí)驗(yàn)器材和電源外,還需要的器材有________。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車(chē)只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),應(yīng)采取的措施是____________________。 (3)每次實(shí)驗(yàn)得到的
6、紙帶上的點(diǎn)分布并不都是均勻的,為了測(cè)量小車(chē)最終獲得的末速度,應(yīng)選用紙帶的_____ 部分進(jìn)行測(cè)量。,(4)下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理表。,從理論上講,橡皮筋做的功Wn與物體獲得的速度vn之間的關(guān)系是Wn________,請(qǐng)你運(yùn)用表中的數(shù)據(jù)在如圖乙所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象,以驗(yàn)證理論的正確性。,【解析】(1)要計(jì)算某點(diǎn)速度的大小,必須要測(cè)量紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,除了題圖中已給出的實(shí)驗(yàn)器材和電源外,還需要的器材是刻度尺。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了使小車(chē)只在橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),應(yīng)采取的措施是把放打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端的木板墊起適當(dāng)?shù)母叨纫云胶饽Σ亮Α?(3)小車(chē)最終做勻速運(yùn)動(dòng),因此應(yīng)選用相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間 隔相
7、等的部分。 (4)根據(jù)動(dòng)能定理可知,從理論上講,橡皮筋做的功Wn與 物體獲得的速度vn之間的關(guān)系是Wn ;以Wn為縱坐標(biāo), 以 為橫坐標(biāo),用描點(diǎn)作圖法作圖,圖象是過(guò)原點(diǎn)的直 線(xiàn),說(shuō)明Wn 。,答案:(1)刻度尺(2)把木板的左端墊起適當(dāng)?shù)母叨纫云胶饽Σ亮?3)每相鄰兩點(diǎn)之間距離相等(或點(diǎn)分布均勻),(4) 圖象如圖所示,類(lèi)型二 數(shù)據(jù)處理與誤差分析 【典例2】為了探究功與速度變化的關(guān)系,現(xiàn)提供如圖所示的器材,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電頻率為50 Hz。讓小車(chē)在橡皮筋的作用下彈出后沿木板滑行,請(qǐng)思考探究思路并回答下列問(wèn)題。,(1)為了消除摩擦力的影響應(yīng)采取的措施為_(kāi)________ __________
8、__________________________________。 (2)當(dāng)我們分別用同樣的橡皮筋1條、2條、3條并起來(lái)進(jìn)行第1次、第2次、第3次實(shí)驗(yàn)時(shí),每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都保持一致,我們把第1次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W。,由于橡皮筋對(duì)小車(chē)做功而使小車(chē)獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出,如圖所示是其中四次實(shí)驗(yàn)打出的部分紙帶。,試根據(jù)以下信息,填寫(xiě)表格。,從表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:_______________________。,【解析】(1)為了消除摩擦力,應(yīng)將木板固定有打點(diǎn)計(jì) 時(shí)器的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?使小車(chē)在不接橡皮筋時(shí)緩 慢勻速下滑。 (2)由勻速運(yùn)動(dòng)的速度公式v= ,可
9、求出小車(chē)的速度, 其中x可從題圖中讀出,分別為2.00 cm、2.83 cm、 3.46 cm、4.00 cm,交流電頻率為50 Hz,故T=0.02 s。,在誤差允許的范圍內(nèi),橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功與小車(chē)速度的平方成正比。 答案:(1)將木板固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?使小車(chē)在不接橡皮筋時(shí)緩慢勻速下滑 (2)表格見(jiàn)解析在誤差允許的范圍內(nèi),橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功與小車(chē)速度的平方成正比。,類(lèi)型三 拓展創(chuàng)新 【典例3】某同學(xué)用如圖所示裝置做“探究合力的功與 動(dòng)能改變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),他通過(guò)成倍增加位移的方 法來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。方法如下:將光電門(mén)固定在水平軌道上 的B點(diǎn),用重物通過(guò)細(xì)線(xiàn)拉小車(chē),保持小車(chē)(
10、帶遮光條)和 重物的質(zhì)量不變,已知遮光條的寬度d。通過(guò)改變小車(chē),釋放點(diǎn)到光電門(mén)的距離進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),每次實(shí)驗(yàn)時(shí)要求小車(chē)都由靜止釋放。,(1)如果每次實(shí)驗(yàn)時(shí)遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為t,小車(chē)到光電門(mén)的距離為s,通過(guò)描點(diǎn)作出線(xiàn)性圖象來(lái)反映合力的功與動(dòng)能改變量的關(guān)系,則所作圖象關(guān)系是________時(shí)才能符合實(shí)驗(yàn)要求。 A.s-tB.s-t2 C.s-t-1 D.s-t-2,(2)下列實(shí)驗(yàn)操作中必要的是________。 A.調(diào)整軌道的傾角,在未掛重物時(shí)使小車(chē)能在軌道上勻速運(yùn)動(dòng) B.必須滿(mǎn)足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量 C.必須保證小車(chē)由靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始釋放,【解析】(1)由題意可知,該同學(xué)是通過(guò)成倍改變位移 來(lái)改變做功的,設(shè)小車(chē)所受的合力為F,對(duì)小車(chē),有Fs= m ,即有s ,則D正確。,(2)由(1)可知,公式中的F是指小車(chē)所受到的合力,而且在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持不變,所以在該實(shí)驗(yàn)中不需要平衡摩擦力;同理可知,重物與小車(chē)質(zhì)量的大小關(guān)系也不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響;若小車(chē)釋放速度不為0,則會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響,選項(xiàng)C正確。 答案:(1)D(2)C,
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