7.6-實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系 1

1、7.67.6探究功與速度變化的關(guān)系探究功與速度變化的關(guān)系3.3.利用物理圖象探究功與物體速度變化的關(guān)系；利用物理圖象探究功與物體速度變化的關(guān)系；教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)1.1.理解探究性實(shí)驗(yàn)中的探究思路、操作技巧和理解探究性實(shí)驗(yàn)中的探究思路、操作技巧和數(shù)據(jù)處理，能夠自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；數(shù)據(jù)處理，能夠自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；2.2.會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度；速度；重力做功重力做功重力勢(shì)能重力勢(shì)能彈力做功彈力做功W WF F外力做功外力做功W W彈性勢(shì)能彈性勢(shì)能動(dòng)能動(dòng)能速度速度22121122WEklklP 彈212pEk lhmgWGmghEPWG = mg(h1

2、-h2)=Ep1 - Ep2= -Ep一一. .探究功與物體速度變化的關(guān)系探究功與物體速度變化的關(guān)系 對(duì)物體做的功對(duì)物體做的功越多越多, ,物體的物體的速度變化就越大速度變化就越大. .定性定性: :在物體質(zhì)量一定的前提下在物體質(zhì)量一定的前提下: :1.1.通過實(shí)驗(yàn)探究力對(duì)物體做的功與物體速度變通過實(shí)驗(yàn)探究力對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系化的關(guān)系2.2.體會(huì)探究的過程和所用的方法體會(huì)探究的過程和所用的方法探究思路探究思路1.1.測(cè)量對(duì)小車做的功測(cè)量對(duì)小車做的功W W2.2.測(cè)量小車獲得的速度測(cè)量小車獲得的速度v v3.3.數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理, ,尋找尋找W W與與v v的關(guān)系的關(guān)系方案一方案一

3、: :木板、小車、橡皮筋木板、小車、橡皮筋( (若干）、若干）、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、紙帶、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電源、紙帶、釘子釘子FTmg的條件的條件?F合合FT的條件？的條件？平衡摩擦力平衡摩擦力記錄數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)?M車車m物物W=FL v用計(jì)時(shí)器測(cè)用計(jì)時(shí)器測(cè)如何改變橡皮筋做的功？如何改變橡皮筋做的功？方案二方案二: :橡皮筋做功是恒力做功還是變力做功？橡皮筋做功是恒力做功還是變力做功？? ?C B A? ?B問題問題: :改變橡皮筋條數(shù)后為什么要把小車?yán)较嗤淖兿鹌そ顥l數(shù)后為什么要把小車?yán)较嗤奈恢冕尫诺奈恢冕尫?不這樣會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果不這樣會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果?每條橡皮筋每次做功相等每條橡皮筋每次做功相

4、等要保證橡皮筋做功為整數(shù)倍需要選擇什么樣要保證橡皮筋做功為整數(shù)倍需要選擇什么樣的橡皮筋才能減少誤差的橡皮筋才能減少誤差?橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)應(yīng)相同橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)應(yīng)相同 1. 1.還有其他力對(duì)小車做功嗎還有其他力對(duì)小車做功嗎? ?為了使橡皮筋為了使橡皮筋對(duì)小車做的功即為合力功對(duì)小車做的功即為合力功, ,怎么辦怎么辦? ?GF阻阻FNFF2F1平衡摩擦平衡摩擦mgsinmgcos. tan輕推小車小車能勻速運(yùn)動(dòng)輕推小車小車能勻速運(yùn)動(dòng)思考一思考一: : 2 2探究過程中探究過程中, ,我們是否需要測(cè)出橡皮筋做功我們是否需要測(cè)出橡皮筋做功的具體數(shù)值的具體數(shù)值? ? 橡皮筋彈力做功不容易計(jì)算橡皮筋彈力

5、做功不容易計(jì)算, ,然而改用橡皮然而改用橡皮筋的條數(shù)筋的條數(shù), ,保持小車相同的運(yùn)動(dòng)距離保持小車相同的運(yùn)動(dòng)距離, ,則彈力的則彈力的功與橡皮筋條數(shù)成正比功與橡皮筋條數(shù)成正比. .即橡皮筋對(duì)小車做的即橡皮筋對(duì)小車做的功分別為功分別為W W、2W2W、3W3W 利用倍數(shù)關(guān)系巧妙測(cè)變力做的功利用倍數(shù)關(guān)系巧妙測(cè)變力做的功是本實(shí)驗(yàn)是本實(shí)驗(yàn)的精妙之處的精妙之處3.3.應(yīng)該采用那些點(diǎn)距來計(jì)算小車的速度？應(yīng)該采用那些點(diǎn)距來計(jì)算小車的速度？. . . . . . . . . 小車運(yùn)動(dòng)情況小車運(yùn)動(dòng)情況: :變加速直線運(yùn)動(dòng)變加速直線運(yùn)動(dòng)(a(a越來越小的加速運(yùn)動(dòng)越來越小的加速運(yùn)動(dòng)) ) 勻速運(yùn)動(dòng)勻速運(yùn)動(dòng)減速運(yùn)動(dòng)減速

6、運(yùn)動(dòng)如圖如圖: :應(yīng)該選后段應(yīng)該選后段點(diǎn)間距均勻的點(diǎn)點(diǎn)間距均勻的點(diǎn)1.1.必須先平衡摩擦力，如何判斷平衡好摩擦力？必須先平衡摩擦力，如何判斷平衡好摩擦力？2.2.平衡摩擦力后打出點(diǎn)跡是怎樣的？平衡摩擦力后打出點(diǎn)跡是怎樣的？3.3.我們應(yīng)該選取紙袋上的哪部分點(diǎn)計(jì)算小車獲我們應(yīng)該選取紙袋上的哪部分點(diǎn)計(jì)算小車獲得的速度？得的速度？nTsvv思考二思考二: : 應(yīng)求小車勻速階段的速度應(yīng)求小車勻速階段的速度. .即即: :彈力做功剛彈力做功剛完畢時(shí)的速度。完畢時(shí)的速度。 1. 1.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在一塊平板上將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在一塊平板上, ,讓紙帶讓紙帶的一端夾在小車后端的一端夾在小車后端, ,另一端穿

7、過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器. .將平板安將平板安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高, ,調(diào)調(diào)整高度整高度, ,直至輕推小車后使小車直至輕推小車后使小車恰能恰能在板上在板上做做勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)為止為止. . 2. 2.將橡皮筋固定在小車前端將橡皮筋固定在小車前端. .拉長(zhǎng)橡皮筋使拉長(zhǎng)橡皮筋使小車位于小車位于靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處處, ,記下小車位置記下小車位置. .接接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源, ,釋放小車釋放小車. .?C B A4.4.在上述實(shí)驗(yàn)中打出的在上述實(shí)驗(yàn)中打出的5 5 條紙帶中條紙帶中, ,分別找出分別找出小車開始小車開始近似做勻

8、速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)近似做勻速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn), ,并分別測(cè)出勻并分別測(cè)出勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度v v1 1 、v v2 2 、v v3 3 、v v4 4 、v v5 5 . . 3. 3.用用2 2 條、條、3 3 條、條、4 4 條、條、5 5 條橡皮筋分別條橡皮筋分別代替代替1 1 條橡皮筋重做實(shí)驗(yàn)條橡皮筋重做實(shí)驗(yàn), ,保證保證每次釋放小車每次釋放小車的位置相同的位置相同, ,即橡皮筋被拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度相同即橡皮筋被拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度相同. .w01W2W3W4W5W6Wv00.81.11.281.531.761.89v200.641.211.642.343.13.57 在探究功與物體速度變化關(guān)系時(shí)得到在探究

9、功與物體速度變化關(guān)系時(shí)得到w-vw-v的的一組數(shù)據(jù)如下一組數(shù)據(jù)如下: :W W合合V V2 2, ,即功與物體的速度的平方成正比即功與物體的速度的平方成正比. .打出紙帶點(diǎn)數(shù)不能過少打出紙帶點(diǎn)數(shù)不能過少, ,否則找不出小車不否則找不出小車不受彈力勻速時(shí)打出的點(diǎn)；受彈力勻速時(shí)打出的點(diǎn)；1.1.切記平衡摩擦力；切記平衡摩擦力；2.2.橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)應(yīng)相同橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)應(yīng)相同 1. 1.在做在做“探究功與速度變化的關(guān)系探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)的實(shí)驗(yàn)時(shí)驗(yàn)時(shí), ,下列說法正確的是下列說法正確的是( ) ( ) A. A.通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)

10、值值 B. B.通過改變橡皮筋的長(zhǎng)度改變拉力做功的數(shù)通過改變橡皮筋的長(zhǎng)度改變拉力做功的數(shù)值值 C. C.通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測(cè)定小車加通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測(cè)定小車加速過程中獲得的最大速度速過程中獲得的最大速度 D. D.通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測(cè)定小車加通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測(cè)定小車加速過程中獲得的平均速度速過程中獲得的平均速度A C 2. 2.對(duì)橡皮筋做功對(duì)橡皮筋做功, ,直接測(cè)量是困難的直接測(cè)量是困難的, ,只需要只需要測(cè)出每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功是第一次的測(cè)出每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功是第一次的多少倍多少倍, ,使用的方法是（使用的方法是（ ）A.A.用同樣的力對(duì)

11、小車做功用同樣的力對(duì)小車做功, ,讓小車通過的距離依次讓小車通過的距離依次是是s s、2s2s、3s3s進(jìn)行第進(jìn)行第1 1次、第次、第2 2次、第次、第3 3次次實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí), ,力對(duì)物體做的功就是力對(duì)物體做的功就是W W、2W2W、3W 3W B.B.讓小車通過相同的距離讓小車通過相同的距離, ,第第1 1次力為次力為F F、第、第2 2次次2F2F、第第3 3次次3F3F實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí), ,力對(duì)小車做的功就是力對(duì)小車做的功就是W W、2W2W、3W 3W C.C.選相同橡皮筋選相同橡皮筋, ,實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸長(zhǎng)度相同實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸長(zhǎng)度相同, ,用用1 1條、條、2 2條、條、3 3

12、條條同樣的橡皮筋進(jìn)行第同樣的橡皮筋進(jìn)行第1 1次、第次、第2 2次、第次、第3 3次次實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí), ,橡皮筋對(duì)物體做的功就是橡皮筋對(duì)物體做的功就是W W、2W2W、3W 3W D.D.用彈簧秤測(cè)量對(duì)小車的拉力用彈簧秤測(cè)量對(duì)小車的拉力F, F, 用直尺測(cè)量小車用直尺測(cè)量小車移動(dòng)移動(dòng)s,s,便可以求出每次便可以求出每次F F對(duì)小車做的功對(duì)小車做的功, ,可控制為可控制為W W、2W2W、3W 3W C 3. 3.某興趣小組在做某興趣小組在做“探究做功和物體速度變化關(guān)系探究做功和物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)前的實(shí)驗(yàn)前, ,提出了以下幾種猜想提出了以下幾種猜想: :W Wv,v, W Wv v2 2,

13、, . .他們的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示他們的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示, ,PQPQ為一塊傾斜為一塊傾斜放置的木板放置的木板, ,在在Q Q處固定一個(gè)速度傳感器處固定一個(gè)速度傳感器( (用來測(cè)量物體每用來測(cè)量物體每次通過次通過Q Q點(diǎn)的速度點(diǎn)的速度).).在剛開始實(shí)驗(yàn)時(shí)在剛開始實(shí)驗(yàn)時(shí), ,有位同學(xué)提出有位同學(xué)提出, ,不需不需要測(cè)出物體質(zhì)量要測(cè)出物體質(zhì)量, ,只要測(cè)出物體初始位置到速度傳感器的只要測(cè)出物體初始位置到速度傳感器的距離和讀出速度傳感器的讀數(shù)就行了距離和讀出速度傳感器的讀數(shù)就行了, ,大家經(jīng)過討論采納大家經(jīng)過討論采納了該同學(xué)的建議了該同學(xué)的建議vW 0速度傳感器速度傳感器PLQv圖甲圖甲圖乙圖乙

14、請(qǐng)你簡(jiǎn)要說明為什么不需要測(cè)出物體的質(zhì)量？請(qǐng)你簡(jiǎn)要說明為什么不需要測(cè)出物體的質(zhì)量？ 因?yàn)閷?duì)物體做的功因?yàn)閷?duì)物體做的功W W與物體初始位置到測(cè)速器與物體初始位置到測(cè)速器的距離的距離L L成正比。成正比。讓小球分別從不同高度無初速釋放，測(cè)出物讓小球分別從不同高度無初速釋放，測(cè)出物體初始位置到速度傳感器的距離體初始位置到速度傳感器的距離L L1 1、L L2 2、L L3 3、L L4 4，讀出小球每次通過，讀出小球每次通過Q Q點(diǎn)的速度點(diǎn)的速度v v1 1、v v2 2、v v3 3、v v4 4、，并繪制了如圖乙所示的，并繪制了如圖乙所示的L L- - v v圖圖象。若為了更直觀地看出象。若為了更

15、直觀地看出L L和和v v的變化關(guān)系，他的變化關(guān)系，他們下一步應(yīng)怎么做？們下一步應(yīng)怎么做？下一步應(yīng)該繪制下一步應(yīng)該繪制L L- - v v 2 2圖象圖象在此實(shí)驗(yàn)中，木板與物體間摩擦力的大小會(huì)在此實(shí)驗(yàn)中，木板與物體間摩擦力的大小會(huì)不會(huì)影響探究出的結(jié)果，為什么？不會(huì)影響探究出的結(jié)果，為什么？ 因?yàn)槟Σ亮椭亓Φ暮狭?duì)物體做功也與距離因?yàn)槟Σ亮椭亓Φ暮狭?duì)物體做功也與距離L L成正比成正比 4. 4.某學(xué)習(xí)小組做探究某學(xué)習(xí)小組做探究“合力的功和物體速度合力的功和物體速度變化關(guān)系變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖所示，圖中小車是在一的實(shí)驗(yàn)如圖所示，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時(shí)，橡條橡皮筋作

16、用下彈出，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為皮筋對(duì)小車做的功記為W W. . 當(dāng)用當(dāng)用2 2條、條、3 3條條，完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2 2次、第次、第3 3次次實(shí)驗(yàn)時(shí)，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致。每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由度都保持一致。每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出。紙帶紙帶小車小車橡皮筋橡皮筋打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器木板木板除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和開關(guān)、刻度尺和 電源（填電源（填“交流交流”或或“直流直流”）；）；若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是狀態(tài)與小車所在的位置，