探究功與物體速度變化的關(guān)系

關(guān)于探究功與物體速度變化的關(guān)系

木板、小車、橡皮筋(若干）、打點計時器、電源、紙帶、釘子2枚探究的器材第2頁,共25頁，2024年2月25日，星期天探究的思路1、測量橡皮筋對小車做的功W

2、測量由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度v

3、數(shù)據(jù)處理，尋找W與v的關(guān)系第3頁,共25頁，2024年2月25日，星期天如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力。思考小車在運動過程中，有哪些力做功？把木板的一端墊高，使重力沿斜面向下的力與摩擦力平衡F阻FGF阻FN拉力和摩擦力做功FF2F1第4頁,共25頁，2024年2月25日，星期天1、小車在木板上運動過程中，哪一階段橡皮筋對小車做功？這個功能否直接求解？問題1方案一：第一次，橡皮筋拉長一定距離做功W

第二次，可把橡皮筋拉長為原來的2倍，做功為2W。方案二：第一次用一條橡皮筋拉小車，第二次用兩條完全相同的橡皮筋并聯(lián)起來，栓到小車上拉小車，且兩次使每條橡皮筋伸長是一樣的，這樣就可以使第二次的功的功為第一次功的兩倍，利用倍數(shù)關(guān)系可以巧妙地避開直接測量變力做功的問題第5頁,共25頁，2024年2月25日，星期天利用倍數(shù)關(guān)系可以巧妙地避開直接測量變力做功的問題1、探究過程中，我們是否需要測出橡皮筋做功的具體數(shù)值？

橡皮筋的彈力做功不不容易計算，然而改用橡皮筋的條數(shù)，保持小車相同的運動距離，則彈力功的大小與橡皮筋的條數(shù)成正比。即，橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W……這是本實驗的精妙之處第6頁,共25頁，2024年2月25日，星期天問題2每次實驗中橡皮筋拉伸的長度有什么要求？

我們由問題一可以知道：為了使彈力功的大小與橡皮筋的條數(shù)成正比，因此，每次拉長橡皮筋的長度應(yīng)該相等。第7頁,共25頁，2024年2月25日，星期天問題3小車獲得的速度怎樣計算？

由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點計時器測出。而且測量小車的速度一定是小車勻速運動時速度。即小車的末速度。

第8頁,共25頁，2024年2月25日，星期天問題2應(yīng)該采用那些點距來計算小車的速度？..........

小車的運動情況：變加速直線運動（加速度越來越小的加速運動）勻速運動減速運動如圖：我們應(yīng)該求小車勻速階段的速度。即：彈力做功剛完畢時小車的速度第9頁,共25頁，2024年2月25日，星期天

例:為研究功與物體速度變化的關(guān)系，在某次實驗中某同學(xué)得到了如圖所示的一條紙帶,（1）應(yīng)選哪些點間距進行測量？（2）怎樣根據(jù)測得的數(shù)據(jù)進行確定小車的速度？

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ABCDEFG（1）選用DG段（2）V=LDG/tDG第10頁,共25頁，2024年2月25日，星期天4、在上述實驗中打出的5條紙帶中，分別找出小車開始近似做勻速運動的點，并分別測出勻速運動時的速度v1、v2、v3、v4、v5。3、用2條、3條、4條、5條橡皮筋分別代替1條橡皮筋重做實驗，保證每次釋放小車的位置相同，即橡皮筋被拉長的長度相同。1、將打點計時器固定在一塊平板上，讓紙帶的一端夾在小車后端，另一端穿過打點計時器。將平板安裝有打點計時器的一端適當墊高，調(diào)整高度，直至輕推小車后使小車恰能在板上做勻速直線運動為止。2、將橡皮筋固定在小車前端。拉長橡皮筋使小車位于靠近打點計時器處，記下小車位置。接通打點計時器電源，釋放小車。實驗過程??CBA第11頁,共25頁，2024年2月25日，星期天問題4實驗完畢后，我們用什么方法分析橡皮筋對小車做的功和小車速度變化的關(guān)系？

先對測量數(shù)據(jù)進行估算，或者做出W—v的圖象，分析這條曲線，可以得知橡皮筋對小車做的功與小車獲得速度的定量關(guān)系。第12頁,共25頁，2024年2月25日，星期天數(shù)據(jù)處理W∝V2，即功與物體的速度的平方成正比。做出W—v的圖象，如果不是直線。做出W—v2的圖象，如果是一條直線實驗結(jié)論：第13頁,共25頁，2024年2月25日，星期天實驗實例（電火花計時器）v/(m·s－1)

W

0.00

0

0.80

1

1.10

2

1.28

3

1.53

4

1.76

5

1.89

6實驗數(shù)據(jù)W—v圖象第14頁,共25頁，2024年2月25日，星期天v2/(m2·s－2)

W

0.00

0

0.64

1

1.21

2

1.64

3

2.34

4

3.10

5

3.57

6實驗實例實驗數(shù)據(jù)W—v圖象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)系第15頁,共25頁，2024年2月25日，星期天課堂練習1、本節(jié)是一個探究性實驗，探究的目的是A、探究力與物體運動速度的關(guān)系B、探究力與物體運動加速度的關(guān)系C、探究力對物體做功與物體加速度變化的關(guān)系D、探究力對物體做功與物體速度變化的關(guān)系D第16頁,共25頁，2024年2月25日，星期天課堂練習2、對橡皮筋做的功來說，直接測量是有困難的，我們可以巧妙地避開這個難題而不影響問題的解決，只需要測出每次實驗時橡皮筋對小車做的功是第一次的多少倍，使用的方法是A、用同樣的力對小車做功，讓小車通過的距離依次是s、2s、3s……進行第1次、第2次、第3次……實驗時，力對物體做的功就是W、2W、3W……B、讓小車通過相同的距離，第1次力為F、第2次力為2F、第3次力為3F……實驗時，力對小車做的功就是W、2W、3W……C、選用相同的橡皮筋，在實驗中每次橡皮筋拉伸的長度保持一致，當用1條、2條、3條……同樣的橡皮筋進行第1次、第2次、第3次……實驗時，橡皮筋對物體做的功就是W、2W、3W……D、利用彈簧秤測量對小車的拉力F，利用直尺測量小車在力作用下移動的距離s，便可以求出每次實驗中力對小車做的功，可控制為W、2W、3W……C第17頁,共25頁，2024年2月25日，星期天課堂練習3、在本實驗中，小車在運動中會受到阻力作用，這樣，在小車沿木板滑行的過程中，除橡皮筋對其做功以外，還有阻力做功，這樣便會給實驗帶來誤差，我們在實驗中想到的辦法是，使木板略微傾斜，對于木板的傾斜程度，下面說法正確的是A、木板只要稍微傾斜一些即可，沒有什么嚴格的要求B、木板的傾斜程度在理論上應(yīng)滿足下列條件：即重力使物體沿斜面下滑的分力應(yīng)等于小車受到的阻力C、如果小車不受拉力時在滑行的木板上能做勻速運動，這木板的傾斜程度是符合要求的D、其實木板不傾斜，問題也不大，因為實驗總是存在誤差的BC第18頁,共25頁，2024年2月25日，星期天實驗回顧1、長木板，兩側(cè)適當?shù)膶ΨQ位置釘兩個鐵釘2、小車（前面帶小鉤）3、砝碼（應(yīng)該使小車的質(zhì)量大些）4、5～6條等長的橡皮筋5、打點計時器及紙帶6、學(xué)生電源及導(dǎo)線7、刻度尺本節(jié)實驗需要的器材有：第19頁,共25頁，2024年2月25日，星期天操作技巧1、小車在木板上運動時會受到阻力，可以采用什么方法進行補償？2、測量橡皮筋拉力做功時利用倍數(shù)關(guān)系巧妙地避開直接測量變力做功的問題（但必須注意實驗時，每次拉長橡皮筋的長度應(yīng)該相等。3、紙帶上的點距并不都是均勻的，應(yīng)該采用那些點距來計算小車的速度？為什么？學(xué)生分組實驗，并思考下面的問題：

第20頁,共25頁，2024年2月25日，星期天誤差分析誤差是不可避免的，但我們可以盡量減少它。我們需要注意：

1、準備橡皮筋

市售的橡皮筋規(guī)格不滿足實驗要求，而且用至4根以上時彈力過大，使打出的紙帶點數(shù)過少，以致找不出小車在不受彈力做勻速時所打出的點。可以選擇服裝中使用的多股橡皮筋的松緊帶，外形有帶狀和圓柱狀。

2、實驗時可用6根橡皮筋，打出6條紙帶，連同O點可以有7個點，在描繪曲線時比較容易判斷曲線的性質(zhì)。第21頁,共25頁，2024年2月25日，星期天誤差分析誤差是不可避免的，但我們可以盡量減少它。我們需要注意：3、在長木板上，小車、鐵釘、打點計時器的位置應(yīng)調(diào)整適當，以保證打在紙帶上的點便于處理，求出小車運動的速度。4、平衡摩擦力時，可使木板略微傾斜，作為補償。第22頁,共25頁，2024年2月25日，星期天誤差分析誤差是不可避免的，但我們可以盡量減少它。我們需要注意：5、小車的質(zhì)量較小，當用多條橡皮筋時，打出的點過少，應(yīng)改用質(zhì)量稍大的小車（或可加砝碼），以保證打出的點便于處理。6、紙帶上的點并不是均勻的，應(yīng)該選用點跡均勻的部分來確定小車的速度。第23頁,共25頁，2024年2月25日，星期天實驗?zāi)繕耍禾骄抗εc速