76《實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系》

孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校1.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)。夠自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。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)的速度。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。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。孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校重力做功重力勢(shì)能彈力做功 WF外力做功 W彈性勢(shì)能動(dòng) 能速 度22212121l lk kl lk kE EW W 彈彈p p221l lk kE E p ph hmgmgW WG G m mg gh hE E p p孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校1. 研究研究對(duì)象是什么對(duì)象是什么？ 某某一個(gè)一個(gè)物體物體2. 需要需要知道哪些物理量知道哪些物理量？ 力力對(duì)物體做的對(duì)物體做的功功 W 物物體體的的速度速度 v3. 怎樣怎樣得到它們之間的關(guān)系？得到它們之間的關(guān)系？ 分別以它們?yōu)榭v坐標(biāo)和橫坐標(biāo)畫圖分別以它們?yōu)榭v坐標(biāo)和橫坐標(biāo)畫圖象通過象通過圖象看圖象看出它們之間的關(guān)系出它們之間的關(guān)系探究力對(duì)物體做的功與速度變化的關(guān)系孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校鉤碼鉤碼小車小車細(xì)繩細(xì)繩紙帶紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校GfFNFF2F1 把把木板的一端墊高，使重力沿木板的一端墊高，使重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡斜面向下的分力與摩擦力平衡 當(dāng)當(dāng)小車的質(zhì)量比鉤碼的質(zhì)量大很多小車的質(zhì)量比鉤碼的質(zhì)量大很多( M m ) 時(shí)，時(shí)，小車所受繩子的牽引力小車所受繩子的牽引力 F 近似地等于鉤碼的重力近似地等于鉤碼的重力 G。 這時(shí)，小車所受合力就這時(shí)，小車所受合力就等于繩子的等于繩子的牽引力牽引力 F孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校1. 本本方案是怎樣提供拉力的？方案是怎樣提供拉力的？ 研究研究對(duì)象是小車，由鉤碼提供拉力。對(duì)象是小車，由鉤碼提供拉力。2. 怎樣怎樣計(jì)算功和速度？計(jì)算功和速度？ 用用刻度尺測(cè)量紙帶得出運(yùn)動(dòng)刻度尺測(cè)量紙帶得出運(yùn)動(dòng)距離距離 l，讀出，讀出鉤碼的重鉤碼的重力力G，則，則有有 W = Gl。速度可由紙帶上的點(diǎn)計(jì)算出。速度可由紙帶上的點(diǎn)計(jì)算出。3. 如何如何得到多組數(shù)據(jù)？得到多組數(shù)據(jù)？ 改變改變拉力或改變距離可得到不同的多組數(shù)據(jù)。拉力或改變距離可得到不同的多組數(shù)據(jù)。孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校橡皮筋橡皮筋小小 車車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙紙 帶帶木木 板板鐵鐵 釘釘孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校橡皮筋的彈力是變力，且彈橡皮筋的彈力是變力，且彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系也不嚴(yán)格力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系也不嚴(yán)格遵守胡克定律遵守胡克定律 ，不容易計(jì)算。，不容易計(jì)算。怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)才能怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)才能解決這一問題解決這一問題? ?橡皮筋對(duì)小車的橡皮筋對(duì)小車的做的功能否直接做的功能否直接測(cè)量？測(cè)量？? ? ? ? C B A橡皮筋被拉伸直到橡皮筋被拉伸直到恢復(fù)原長(zhǎng)的過程中恢復(fù)原長(zhǎng)的過程中孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校第一次用第一次用一條一條橡皮筋拉橡皮筋拉小車，設(shè)小車，設(shè)橡皮筋對(duì)小車做功橡皮筋對(duì)小車做功為為 W第二次用第二次用兩條兩條完全相同的橡皮筋并列栓到小車上拉小車，完全相同的橡皮筋并列栓到小車上拉小車，且使每條橡皮筋的伸長(zhǎng)都且使每條橡皮筋的伸長(zhǎng)都和第一次的伸長(zhǎng)量一樣，則橡皮和第一次的伸長(zhǎng)量一樣，則橡皮筋以小車做的功筋以小車做的功為為 2W依次類推，并聯(lián)依次類推，并聯(lián)三條三條、四條四條橡皮筋，且拉伸的長(zhǎng)度都橡皮筋，且拉伸的長(zhǎng)度都一樣，做的功一樣，做的功為為 3W、4W倍增法孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校? ? ? ? C B A先加速后勻速先加速后勻速橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)的速度，就是勻速階段的速度橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)的速度，就是勻速階段的速度孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校4. 用用 2 條、條、3 條、條、4 條、條、5 條橡皮筋分別條橡皮筋分別代替代替 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的位置相同每次釋放小車的位置相同，即橡皮筋被拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度，即橡皮筋被拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度相同。相同。1. 安裝安裝實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)儀器。儀器。3. 第一次第一次先用一根橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車先用一根橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的獲得的速度速度 v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功，設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為為 W，并，并將測(cè)得的數(shù)將測(cè)得的數(shù)據(jù)記入據(jù)記入表格。表格。2. 平衡平衡摩擦力。將安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的長(zhǎng)木板的一端墊起，紙帶摩擦力。將安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的長(zhǎng)木板的一端墊起，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，不栓橡皮筋，閉合電源，輕推小車，直到打點(diǎn)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，不栓橡皮筋，閉合電源，輕推小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出間隔均勻的點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出間隔均勻的點(diǎn)為止。為止。孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)次數(shù)次數(shù)橡皮筋橡皮筋做的功做的功時(shí)間間隔時(shí)間間隔 t /s勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度 v /(m/s)123454WW2W3W5W橡皮筋恢復(fù)橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)小車原長(zhǎng)時(shí)小車的速度的速度. . . . . . . . . . 用什么方法處理用什么方法處理數(shù)據(jù)比較直觀數(shù)據(jù)比較直觀?孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校作作 W-v 圖圖若為曲線若為曲線若為直線，若為直線，則則 W 與與 v 成正比成正比作作W - v2 圖圖若為曲線若為曲線若為直線，若為直線，則則 W 與與 v2 成正比成正比作作 W - v3 圖圖孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校W0.2320.0538240.0124870.4816642W0.3210.1030410.0330760.5665693W0.4170.1738890.0725120.6457554W0.4690.2199610.1031620.6848365W0.5290.2798410.1480360.7273246W0.5710.3260410.1861690.755645v2v3vv從得到的數(shù)據(jù)可看出：W 越大，v 越大孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校W-v 圖象圖象W - v2 圖象圖象W - v3 圖象圖象W - 圖象圖象v孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校2Wv W - v2 圖象圖象 即即力對(duì)原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的力對(duì)原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的平方成正比。平方成正比。孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校1. 關(guān)于關(guān)于探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，下列敘述下列敘述正確的是（正確的是（ ）A. 每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的具體數(shù)值具體數(shù)值B. 每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度沒有必要保持每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度沒有必要保持一致一致C. 放小車的長(zhǎng)木板應(yīng)該盡量使其水平放小車的長(zhǎng)木板應(yīng)該盡量使其水平D. 先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出D孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校2. 在在做做“探究功與物體速度變化關(guān)系探究功與物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下，下列列說法正確的說法正確的是是 ( )A. 通過通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值B. 通過通過改變橡皮筋的長(zhǎng)度改變拉力做功的數(shù)值改變橡皮筋的長(zhǎng)度改變拉力做功的數(shù)值C. 通過通過打點(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獲得的最大速度D. 通過通過打點(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獲得的平均速度AC孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校3. 在在“探究力對(duì)物體做功與速度變化的關(guān)系探究力對(duì)物體做功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)中中每次橡皮筋的拉伸長(zhǎng)度都保持不變，每次橡皮筋的拉伸長(zhǎng)度都保持不變，這樣每次這樣每次 ( )A. 做做的功一樣的功一樣B. 每每條橡皮筋做的功是一樣多條橡皮筋做的功是一樣多C. 每每條橡皮筋的彈性勢(shì)能是一樣的條橡皮筋的彈性勢(shì)能是一樣的D. 產(chǎn)生產(chǎn)生的重力勢(shì)能相同的重力勢(shì)能相同BC孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校4. 為了為了計(jì)算由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度，在某次計(jì)算由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度，在某次實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)得到了下圖所示的一條紙帶，實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)得到了下圖所示的一條紙帶，在在 A、B、C、D 中中應(yīng)該選用哪個(gè)點(diǎn)的速度才符合要求？應(yīng)該選用哪個(gè)點(diǎn)的速度才符合要求？ 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中所要求測(cè)量的速度應(yīng)該是橡皮筋作用完畢以后小車中所要求測(cè)量的速度應(yīng)該是橡皮筋作用完畢以后小車的速度，也就是小車所獲得的最大速度。由圖可以看出，的速度，也就是小車所獲得的最大速度。由圖可以看出，A、B 兩兩點(diǎn)橡皮筋還沒有作用完畢，點(diǎn)橡皮筋還沒有作用完畢，而而 D 點(diǎn)點(diǎn)是橡皮筋作用完畢后是橡皮筋作用完畢后經(jīng)過了一段時(shí)間，所以最理想的應(yīng)該經(jīng)過了一段時(shí)間，所以最理想的應(yīng)該是是 C 點(diǎn)點(diǎn)的速度。的速度。孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校