7.6 实验：探究功与速度变化的关系

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1、第七章机械能守恒定律第六节实验：探究功与速度变化的关系人教版必修2弹性势能重力势能动能重力做功弹力做功外力做的总功速度？WG＝EP1－EP2WF＝EP1－EP2复习引入物体的动能与它的速度是密切相关速度的变化又与它的受力有关所以，我们首先来探究：力对物体做的总功W总与物体速度变化的关系钩码小车细绳纸带打点计时器一端附有定滑轮的长木板探究方案方案一：方案一的原理：让小车在绳子的拉力作用下由静止开始做匀加速运动,用纸带记录下速度v1、v2,拉力做功分别为W1、W2,①保持滑块质量和所挂钩码的质量不变，②保证绳子对滑块的拉力保持不变，让滑块从同一位置出发,同样记录下其它实验数据

2、。注意：要绳子的拉力等于小车受的合力必须满足①平衡摩擦力②小车质量M>>钩码的质量mF阻FGF阻FNFF2F1平衡摩擦注意：要想使合力做功等于拉力做功需要平衡摩擦力，方法是将远离滑轮的一端垫高，使重力沿斜面向下的分力等于摩擦力。方案一的改进：使用气垫导轨无摩擦力不需要平衡摩擦力橡皮筋小车打点计时器纸带木板铁钉方案二：器材：木板、小车、橡皮筋(若干根）、打点计时器、电源、纸带、钉子1枚探究的思路1、如何测量外力对小车做的总功满足什么条件橡皮筋对小车做的功W才等于总功2、如何测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v3、如何数据处理，寻找W与v的关系探究的技巧1、测量橡皮筋对小车

3、做的功W问题a：橡皮筋对小车做的功如何测量？F为变力，做的功很难测量。问题b：探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？措施：设法让橡皮筋每次对小车做的功分别为W、2W、3W……问题c：每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？不需要相同解决方案第一次用一条橡皮筋拉小车第二次用两条完全相同的橡皮筋并联起来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋的伸长都和第一次的伸长量一样做功W做功2W依次类推，并联三条、四条……橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做的功为3W、4W……如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力。橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？把木板的一端垫高，使重力沿斜面向

4、下的力与摩擦力平衡F阻FGF阻FN还有摩擦力做功FF2F1思考探究的技巧2，小车在木板上运动时会受到阻力，可以采用什么方法进行去除？使木板稍微倾斜，用重力的分力来平衡小车运动过程中受到的阻力。具体做法：小车前方不连橡皮筋，在木板后方下垫一小木块，反复移动木块的位置直到小车带着纸带做匀速直线运动，表明摩擦力与重力沿斜面的分力平衡。小车匀速的判断方法：打出的纸带点迹均匀。思考小车在木板上做什么性质的运动？先加速后匀速我们要取的速度是哪个阶段的速度？这个速度该如何测量？橡皮筋恢复原长时的速度（也为匀速时的速度）。利用打点计时器，用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时间的比值作为该

5、点的瞬时速度2、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v问题：如何测量小车的速度？利用打点计时器打出的纸带问题：纸带上打出的点并不都是均匀的，应该采用那些点来计算小车的速度？为什么？取点迹清晰且间距均匀的部分即匀速时的速度。例:为研究功与物体速度变化的关系，在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带,（1）应选哪些点间距进行测量？（2）怎样根据测得的数据进行确定小车的速度？........ABCDEFG（1）选用DE段（2）V=LDE/tDE3、数据处理，寻找W与v的关系问题：如何找到功与速度的关系？方法一：计算法方法二：图像法比较麻烦简便直观，可以减少偶然误差画W－v图像

6、此图像是曲线无法看出W、v的关系画W－v2图像此图像是直线能直观看出W、v的关系结论弹簧弹力对小车做的功与速度的平方成正比注：这里的弹力就是物体受到的合外力因为小车从静止开始运动，初速度为零，末速度就是小车速度的变化。拓展：如果小车的初速度不为零，功与速度之间应该有什么样的关系？方案二的实验步骤1、按图装好实验器材，把木板稍微倾斜，平衡阻力2、先用一条橡皮筋做实验，把橡皮筋拉长到一定的位置，理好纸带，接通电源，释放小车。3、换用纸带，改用2条、3条……同样的橡皮筋进行实验，保持每次实验中橡皮筋拉长的长度相同。4、由纸带算出小车获得的速度，把小车第一次获得的功计为W，第2次

7、，第3次……计为2W，3W……5、对测量数据进行估算，大致判断两个量可能的关系，然后以W为纵坐标，v，v2（或其它）为横坐标作图。方案二注意问题：1，本实验是探究总功W总与速度的关系所以必须平衡摩擦力才有W橡皮筋=W总2，平衡摩擦力的方法和标准3，不需要求出每次功的具体值，只需要弄清每次功的倍数的关系W、2W、3W…..4,正确选择纸带上的点来计算速度（应选择均匀的点迹计算速度）5，如何用图像处理数据（应先W－v图像，再W－v2图像课堂练习1、本节是一个探究性实验，探究的目的是A、探究力与物体运动速度的关系()B、探究力与物体