高中物理人教版 (新课标)必修26.实验：探究功与速度变化的关系导学案

§7.6《实验：探究功与速度变化的关系》导学案

寄语：日日行，不怕千万里；常常做，不怕千万事。

【学习目标】

（1）领会探究功与速度变化的关系实验的设计思路

（2）知道用一根橡皮筋所做的功为“单位的功”

（3）理解小车做匀速运动阶段测量速度比较合理

【学习过程】

实验目的

1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的               。

2、学习利用             探究功与速度变化的关系。

二、实验原理

3、物体的动能与物体的速度密切相关，而物体速度发变化又与力对它做的功有关，故可以通过探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度来确定两者之间的关系。

三、实验仪器

4、长木板、            、小车、电火花计时器（带纸带、复写纸等），           、导线若干，计算器等。

四、探究思路

5、改变功的大小：采用教科书上所示的实验装置用1条，2条，3条……同样的橡皮筋并在一起将小车拉到同一位置释放，橡皮筋拉力对小车所做的功依次为W、2W、3W……

6、确定速度的大小：小车获得的速度v可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出。

7、寻找功与速度变化的关系：以橡皮筋拉力所做的功W为纵坐标，小车获得的速度v为横坐标，作出W—v曲线（即功---速度曲线）。分析这条曲线，得出橡皮筋拉力对小车所做的功与小车获得的速度的定量关系。

【要点解析】

一、   如何平衡摩擦力？

为了减小摩擦力，实验中可将木板放有打点计时器的一端垫高，让小车重力沿斜面方向的分力来平衡摩擦力。具体办法是：将木板放有打点计时器的一端垫高，脱开钩在小车上的橡皮筋，在小车尾部固定一纸带，释放小车使小车沿木板向下运动。如果纸带上打出的点距是均匀的，说明小车的运动是匀速的，小车重力沿斜面方向的分力就刚好平衡了小车所受的摩擦力。

二、如何选择纸带上的点距确定速度？

   由于实验器材和每次操作过程的分散性，尤其是橡皮筋不可能做到各条之间的长度、粗细完全一致，使得每次改变橡皮筋的条数后，纸带上反映小车匀速运动阶段的点数和这些点的位置不一定都在事先设定的点上。因此，需要对纸带上的点进行分析，方法是：比较设定点左右及设定点之后的若干个相邻两点间的距离是否基本相同，选择相邻点间距离基本相同的若干个点作为小车匀速运动阶段的点，用这些点计算小车的速度。

三、用计算法处理实验数据

在确定了橡皮筋对小车所做的功并测出了小车获得的速度后，如果作出的W—v曲线不是一条直线，可以采用计算的方法，即根据测得的速度分别按v2、v3、……算出相应的几组数值，逐一与W的一组数值对照，观察实际测得的速度与Wv2、Wv3、W……中哪一种关系最接近，它们之间就具有哪一种关系。

四、用图像法处理实验数据

我们也可根据实验测得的数据，分别按v2、v3、……算出相应的几组数值，并分别作出W--v2曲线、W--v3曲线、W-- 曲线……如果哪一种图像更接近与过原点的倾斜直线，功与速度之间就是哪一种正比关系。用图像法处理数据，要比计算法更简捷、直观。

五、本实验为什么要平衡摩擦力？

本实验是为了探究橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度间的关系，为此，必须排除摩擦力的干扰，所以要平衡摩擦力。假如不平衡摩擦力，那么当拉力与摩擦力的合力为零时，小车的位置并不是橡皮筋刚恢复为自由长度时的位置，而是在橡皮筋刚变为自由长度时的位置之前，且该位置随橡皮筋条数的增加而发生变化。也就是说，在橡皮筋恢复为自由长度前，小车已不同程度地进入了减速运动阶段，我们在纸带上很难确定相应的位置。还有，当一次次增加橡皮筋时，拉力成倍增加时，摩擦力没有发生变化，拉力与摩擦力的合力所做的功不可能相应的成倍增加。我们无法计算合力功的大小，合力做功也不可能成倍增加，所以不能用本实验装置探究拉力与摩擦力的合力所做的功与小车速度变化的关系。

【基础练习】

1、在探究功与物体速度变化关系的实验中,得到如图所示四条纸带,应选用  (      )

2、在探究功与物体速度变化关系中，下列叙述正确的是（  ）

A、每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值

B、实验中，橡皮筋第二次的伸长长度是第一次伸长长度的二倍

C、实验中长木板表面应该尽量光滑且水平放置

D、每次实验都必须先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出

【反思小结】

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