高中物理6.实验：探究功与速度变化的关系示范课课件ppt

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第六节 实验：探究功与 速度变化的关系学习目标:1.通过实验得出功与物体速度变化的关系.2.明确实验原理，学会数据处理.重点难点：用图象法处理实验数据.易错问题：在实验操作中，摩擦力的平衡.一、探究目的1.通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系.2.体会探究的过程和所用的方法.二、实验器材（针对课本P70“参考案例二”）木板、小车、橡皮筋、打点计时器、电源、纸带等三、探究思路1.分析与猜测（1）通过研究重力做的功，我们确立了重力势能的表达式，通过分析弹力做的功，我们探究了弹性势能的表达式，那么，要研究动能的变化，也要从力做功开始.（2）物体在力的作用下通过一段位移时，力会对物体做功，物体的速度也会发生变化，所以二者之间存在联系.2.探究的思路（1）要探究功与物体速度变化的关系，就要改变力对物体做的功，测出力对物体做不同功时物体的速度. （2）为简化实验，可将物体初速度设置为零，利用如图7-6-1所示的装置进行实验，通过橡皮筋来对小车做功W，通过打点计时器打在纸带上的点测量小车获得的速度v,然后分析功W与速度v的关系. 图7-6-1四、探究步骤1.按图7-6-1所示安装好实验仪器.2.第一次先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋弹力对小车做功为W，并将得到的数据记入表格.3.换用2条、3条、4条……同样的橡皮筋做实验，并将橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，测出v2、v3、v4……，橡皮筋对小车做功分别为2W、3W、4W……将数据计入表格.W分析数据，尝试做W-v，W-v2等图象，探究W、v的关系.一、注意事项1.摩擦力的平衡要探究的是合外力做功与物体速度变化的关系，实验中的合外力指的是橡皮筋的拉力，所以小车除橡皮筋的拉力外其余力合力为零.实验中小车要受到木板摩擦力作用，会影响实验结论的得出.为了排除摩擦力的影响，可将木板上有打点计时器的一端垫高，以小车不受其他力时能在木板上匀速运动为准. 2.橡皮筋弹力的功的计算由于橡皮筋弹力随其形变量而变，橡皮筋对小车的功无法用公式定量计算.本实验巧妙地回避了功的计算.如果一条橡皮筋对小车做功为W，则两条橡皮筋对小车做的功就是2W，三条橡皮筋对小车做功为3W，依次类推.但必须保证两点：（1）每条橡皮筋相同；（2）每次实验中橡皮筋拉伸的长度和第一次相同.3.在用纸带计算小车获得速度时，应该是橡皮筋恢复形变以后小车的速度，所以在纸带上应选用那些间距较大，且相对均匀的点来确定小车的速度.二、数据的处理1.通过试探与分析，确定W与v的关系因为图象上的直线关系最容易判断两个物理量间的关系，所以可分别试探画出W与v、W与v2、W与v3、W与v间关系的图象，找出哪一组的图象是直线，从而确定功与速度的最终关系. 2.利用图象法处理数据的优点（1）直观；（2）简单、省去了繁杂的计算；（3）通过图象的延伸等办法有时能得出实验数据之外的结论.三、误差分析1.由于忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力对实验的影响.2.橡皮筋长度、粗细不一，使得拉力及拉力的功与条数不成正比带来误差.3.纸带上的点之间间距测量也会带来误差.B.每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C.放小车的长木板应该尽量使其水平D.先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出【解析】本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少，只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了，A错；每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证各次实验时，橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，B错；小车运动中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，C错；实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D正确.【答案】D图7-6-2请运用表中测定的数据在图7-6-4所示的坐标系中作出相应的图象，得出正确结论.图7-6-4【解析】（1）应取小车达到匀速运动的区域来计算，GJ之间某一段或GJ全部.（2）作出Wn-v2n图象，图象见答案.在误差允许的范围内，图线是过原点的直线，说明Wn与v2n成正比.【答案】（1）GJ（只要取匀速部分均为正确）（2）如图7-6-5所示 结论见解析图7-6-5【点评】当图象是直线时，比较容易确定各物理量间的函数关系，所以在本实验中对数据进行处理时，由所给数据可以看出W与v不是线性关系，W与v2为线性关系，作出W-v2图象即可. （2010年西安质量检测）一个人骑自行车在平直的路面上运动.当人停止蹬车后，车继续向前运动，运动过程中受到的阻力可以认为是大小不变的.试根据人骑自行车这一运动过程，研究外力对物体做的功和物体运动速度的关系.要求写出探究思路、所需器材、测量数据以及探究结果.（4）通过作W-v图和W-v2图象或者计算的方法可以获得W与v的关系.实验结论：W∝v2.【答案】见解析【点评】本实验的目的是探测W与v0的关系，所以不必具体求出W的大小，只要使W按一定的倍数变化便可以利用图象探究W与v0的关系.