《高中物理（情景切入+課前導(dǎo)讀+問題探究+知能演練）第7章 第6節(jié) 實驗 探究功與速度變化的關(guān)系課件 新人教版必修2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理（情景切入+課前導(dǎo)讀+問題探究+知能演練）第7章 第6節(jié) 實驗 探究功與速度變化的關(guān)系課件 新人教版必修2（38頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第六節(jié)實驗：探究功與速度變化的關(guān)系第六節(jié)實驗：探究功與速度變化的關(guān)系“車神舒馬赫”舒馬赫是當(dāng)之無愧的車神在賽季之初，舒馬赫的實力一度受到懷疑，2003賽季舒馬赫的冠軍應(yīng)該說是最艱難的一次，F(xiàn)2003GA并沒有真正讓舒馬赫成為無敵，在關(guān)鍵時刻，舒馬赫靠的是自己的經(jīng)驗、出色的技術(shù)以及臨場的發(fā)揮，當(dāng)然不能缺少的是天賦，舒馬赫就是集這些因素于一家的車神車神在2004賽季的表現(xiàn)，在全世界又掀起一股強烈的紅色風(fēng)潮，實在讓人不服不行1通過設(shè)計實驗探究功與物體速度的變化關(guān)系，理解動能的概念2通過實驗器材、思路、技巧及數(shù)據(jù)處理方法，體驗科學(xué)的探究方法，培養(yǎng)科學(xué)探究的方法意識和能力3通過探究實驗的設(shè)計和過程，培養(yǎng)

2、自主合作的科學(xué)精神和實事求是的科學(xué)態(tài)度課前預(yù)習(xí)1探究的目的是研究外力對物體_與物體_的關(guān)系2小車的末速度用_來測量3本實驗并不需要測量橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要測出以后各次實驗橡皮筋做的功是第一次實驗時的_，這樣做可以大大簡化操作做功速度的變化紙帶和打點計時器倍數(shù)4實驗所選取的器材：平板、小車、_、釘子、_、紙帶5尋找功與速度變化的關(guān)系以橡皮筋的_為縱坐標(biāo)，_為橫坐標(biāo)，作出Wv曲線(即功速度曲線)分析這條曲線，得出橡皮筋的拉力對小車所做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系小車的速度v橡皮筋打點計時器拉力所做的功W探究的思路及過程1探究思路用如右圖所示的裝置進行實驗，通過增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋

3、對小車做的功成倍增加通過打點計時器和紙帶測量每次橡皮筋對小車做功結(jié)束時小車的速度v.2選用器材(1)小車(前面帶小鉤)；(2)長木板，在兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶ΨQ位置3探究過程(1)按如上圖所示將實驗儀器安裝好(2)先用1條橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度v1，設(shè)此時橡皮筋對小車做的功為W1，將這一組數(shù)據(jù)記入表格(3)用2條橡皮筋做實驗，實驗中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同，這樣橡皮筋對小車做的功為2W，測出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格釘兩個鐵釘；(3)打點計時器及紙帶；(4)學(xué)生電源及導(dǎo)線(使用電火花計時器時不用學(xué)生電源)；(5)56條完全相同的橡皮筋名師提示：探究實驗中的重要方法

4、及技巧(1)一條橡皮筋對小車做的功很難確定，如果改用兩條橡皮筋，在完全相同的情況下橡皮筋對小車做的功仍很難確定但是，若以一條橡皮筋對小車做的功W為單位，則兩條相同的橡皮筋做的功為2W，這里巧妙地應(yīng)用了比例關(guān)系橡皮筋條數(shù)123456力對小車做的功W2W3W4W5W6W小車獲得的速度(4)用3條、4條橡皮筋做實驗，用同樣的方法測出速度，記入表格.(2)將問題轉(zhuǎn)化以簡化實驗過程實驗的目的是探究外力對物體做的總功與物體速度變化的關(guān)系本實驗總是讓小車從靜止開始運動，使測定兩個速度(初速度和末速度)的問題轉(zhuǎn)化為只需測定一個末速度的問題，非常有利于操作和數(shù)據(jù)處理(也有不足之處) 嘗試應(yīng)用1對于橡皮筋做的功來

5、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實驗的多少倍，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為x、2x、3x進行第1次、第2次、第3次實驗時，力對小車做的功就是W、2W、3WB讓小車通過相同的距離，第1次力為F、第2次力為2F、第3次為3F實驗時，力對小車做的功就是W、2W、3W、3WC選用同樣的橡皮筋，在實驗中每次橡皮筋拉伸的長度保持一致，當(dāng)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，橡皮筋對小車做的功就是W、2W、3WD利用彈簧測力計測量對小車的拉力F，利用直尺測量小車在力作

6、用下移動的距離x，便可以求出每次實驗中力對小車做的功，可控制為W、2W、3W解析：在課本探究的思路中，要求改變橡皮筋的條數(shù)，在橡皮筋伸長一樣時就得到功的關(guān)系，既不是改變位移，也不是改變力F，所以不能選A、B.更不能直接測量，也不選D.答案：C實驗中應(yīng)注意哪些問題1平衡摩擦力實驗中的小車不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力對小車做負功，我們研究的是橡皮筋做的功與物體速度的關(guān)系，應(yīng)設(shè)法排除摩擦力的影響可采用將木板一端墊高的方法來做實驗，將木板一端墊高，使重力沿斜面方向的分力與摩擦力相平衡，就能消除摩擦力的影響2紙帶的數(shù)據(jù)處理打點計時器打出的紙帶上相鄰各點的間距并不均勻，應(yīng)選間距均勻的那一段紙帶來計

7、算小車的速度，因為這一段是橡皮筋對小車做完功后的情形3不需要求出功的數(shù)值本實驗是利用橡皮筋伸長量的多少表示拉力做功的大小，但不需要求出做功的值(每條橡皮筋做的功大小相等)4如何通過圖像處理數(shù)據(jù)我們無法直接由一些數(shù)據(jù)得出規(guī)律性的結(jié)論，故需借助于圖像分析，而最容易想到的是W與v的關(guān)系，但得到的圖線無法得出結(jié)論，故再作Wv2圖線，進而得出結(jié)論5實驗中物體的初速度為零名師提示：本實驗誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細不一，致使橡皮筋的拉力做的功與橡皮筋的條數(shù)不成正比；其次是速度的測量誤差，小車受力為零的位置不一定在設(shè)定的位置；由于小車不受拉力的位置不一定在設(shè)定點，這就使拉力做的功與橡皮筋的條數(shù)不成正比

8、，這樣作出的圖像就會發(fā)生偏離嘗試應(yīng)用2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，下列說法中正確的是()A木板只是稍微傾斜一下即可，沒有什么嚴格的要求B木板的傾斜角度在理論上應(yīng)滿足下面的條件：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如果小車在木板上能做勻速運動，則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解析：當(dāng)重力沿斜面向下的分力等于阻力，在橡皮筋對小車不做功時，小車就會勻速運動答案：B實驗的原理及操作

9、 關(guān)于“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗中，下列敘述正確的是()A每次實驗必須設(shè)法求出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值B每次實驗中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致C放小車的長木板應(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解析：實驗中沒有必要測出橡皮筋做的功到底是多少，只要測出以后各次實驗時橡皮筋做的功是第一次實驗時的多少倍就已經(jīng)足夠了，A錯；每次實驗橡皮筋拉伸的長度必須保持一致，只有這樣才能保證以后各次實驗時，橡皮筋做的功是第一次實驗時的整數(shù)倍，B錯；小車運動中會受到阻力，只有使木板傾斜到一定程度，才能減少誤差，C錯；實驗時，應(yīng)該先接通電源，讓打點計時器開始工作，然后再讓小車在橡皮筋的

10、作用下彈出，D正確答案：D名師歸納：探究性實驗中應(yīng)該注意的問題主要是操作步驟和實驗數(shù)據(jù)中的問題、規(guī)范做實驗、明確實驗原理和數(shù)據(jù)處理的方法是解題關(guān)鍵變式應(yīng)用1在探究功與速度變化的關(guān)系的實驗中，下列說法中正確的是()A長木板要適當(dāng)傾斜，以平衡小車運動中受到的阻力B重復(fù)實驗時，雖然用到橡皮筋的條數(shù)不同，但每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長度相同C利用紙帶上的點計算小車的速度時，應(yīng)選用紙帶上打點最密集的部分進行計算D利用紙帶上的點計算小車的速度時，應(yīng)選用紙帶上打點最稀疏的部分進行計算C實驗數(shù)據(jù)的處理 在“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗中得到甲、乙兩組數(shù)據(jù)(說明：小車質(zhì)量為300 g，使用的橡皮筋由1根增加至6根，每

11、次增加1根，小車受力方向的位移即橡皮筋被拉伸的長度為19 cm)：試根據(jù)以下數(shù)據(jù)分別在圖甲和圖乙中畫出Wv圖、Wv2圖數(shù)據(jù)甲：v/(ms1)0.000.801.101.281.531.761.89W/J0W02W03W04W05W06W0由此得出結(jié)論：_ _.數(shù)據(jù)乙：v2/(m2s2)0.000.641.211.642.343.103.57W/J0W02W03W04W05W06W0解析：分析數(shù)據(jù)描點可作圖(如圖甲、乙所示)由此可得出結(jié)論：外力做的功與速度的平方成正比答案：見解析名師歸納：解答這類問題時應(yīng)注意：(1)合理地選取橫、縱坐標(biāo)(一般應(yīng)使圖線理論上為一直線)；(2)根據(jù)題目中所給數(shù)據(jù)合理

12、地選取標(biāo)度，使所作圖線大致占滿整個坐標(biāo)紙；(3)畫圖線時要使盡可能多的點落在圖線上，不在圖線上的點均勻分布在圖線的兩側(cè)；(4)能辨別明顯錯誤的點并排除變式應(yīng)用2在“探究功與物體速度變化關(guān)系”的實驗中，甲、乙兩位同學(xué)的實驗操作均正確甲同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了功和速度的關(guān)系圖線，如圖甲所示，并由此圖線得出“功與速度的平方一定成正比”的結(jié)論乙同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了功與速度平方的關(guān)系圖線，如圖乙所示，并由此也得出“功與速度的平方一定成正比”的結(jié)論關(guān)于甲、乙兩位同學(xué)的分析，你的評價是()A甲的分析不正確，乙的分析正確B甲的分析正確，乙的分析不正確C甲和乙的分析都正確D甲和乙的分析都不正確解析：功與速度的平

13、方成正比，即Wkv2，因此作出的Wv的圖象是拋物線的一部分答案：C基礎(chǔ)練1在探究功與速度變化的關(guān)系的實驗中，下列說法正確的是()A通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值B通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值C通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度D通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度AC2為了計算由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度，在某次實驗中某同學(xué)得到了如圖所示的一條紙帶，在A、B、C、D中應(yīng)該選用哪個點的速度才符合要求()C3在探究功與物體速度變化的關(guān)系的實驗中，某同學(xué)在一次實驗中得到了一條如圖所示的紙帶，這條紙帶上的點兩端較密，中間疏，出現(xiàn)這種情

14、況的原因，不可能是()A電源的頻率不穩(wěn)定B木板傾斜程度太大C沒有使木板傾斜或傾角太小D小車受到的阻力較大B4在本實驗中作出的Wv圖線如圖所示，應(yīng)為()解析：由于Wv2圖線是一條直線，所以Wv圖線應(yīng)是開口向上的拋物線，只有B對答案：B5實驗中木板略微傾斜，這樣做()A是為了釋放小車后，小車能勻加速下滑B是為了增大小車下滑的加速度C可使得橡皮筋做的功等于合力對小車做的功D可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運動CD6若打點計時器打點時間間隔是0.02 s，則通過如下圖所示的紙帶的點距可求出小車由于橡皮筋做功后而獲得的速度為_ m/s. 解析：題目要求小車由于橡皮筋的彈力做功后而獲得的速度，則此時小車應(yīng)該脫

15、離彈簧，所以小車將做勻速直線運動，應(yīng)該選取打點均勻的一部分計算小車的最終速度，故有 v 答案：1.2提高練7.某研究性學(xué)習(xí)小組覺得教材中實驗的測量過程較復(fù)雜，改進如下：如圖所示，將教材中實驗的長木板放在桌面的邊緣，小車的前端放一小球，小車在橡皮筋作用下加速運動，到桌面邊緣后小車在擋板作用下停止運動，小球做平拋運動，測出橡皮筋的條數(shù)為1、2、3、n時小球的平拋距離x1、x2、x3、xn，則()A如果忽略一切摩擦，xn(n為橡皮筋的條數(shù))B如果忽略一切摩擦，x2n(n為橡皮筋的條數(shù))C該實驗中小車受到的摩擦力可以通過傾斜木板的方法平衡而不產(chǎn)生新的誤差D該實驗中傾斜木板會產(chǎn)生誤差解析：由Wv2、xv

16、、Wn得x2n，選項A錯誤，B正確；該實驗應(yīng)用了平拋運動的規(guī)律，如果木板傾斜，則變?yōu)樾睊仯瑢a(chǎn)生誤差，選項C錯誤，D正確答案：BD8某同學(xué)在做實驗“探究功與速度變化的關(guān)系”時，得到的數(shù)據(jù)如表1.(1)由表中數(shù)據(jù)可得出定性結(jié)論：_ _.(2)設(shè)一條橡皮筋拉長到固定長度所做的功為W0，大致畫出橡皮筋所做的功W與小車速度v的圖象實驗序號12345橡皮筋條數(shù)13457小車速度v/(ms1)0.711.231.421.581.87表1(3)由畫出的圖象大致可判斷W與v的關(guān)系是_(4)填寫表2中的空白部分實驗序號12345橡皮筋條數(shù)W0v2/(m2s2)W與v的關(guān)系解析：每條橡皮筋拉長的長度都一樣，一條橡

17、皮筋拉長到固定長度所做的功為W0，則第2、3、4、5次拉長橡皮筋做的功應(yīng)分別為3W0、4W0、5W0、7W0.表2(1)定性結(jié)論：橡皮筋做的功與小車獲得的速度有關(guān)，并且做功越多，小車獲得的速度越大(2)橡皮筋所做的功W與小車速度v的圖象為拋物線，如右上圖所示(3)可能是Wv2.(4)如下表所示.答案：見解析實驗序號12345橡皮筋做功W03W04W05W07W0v2/(m2s2)0.501.502.002.503.50W與v的關(guān)系Wv29.質(zhì)量為1 kg的重物自由下落，通過打點計時器在紙帶上記錄運動過程，打點計時器所接電源為6 V、50 Hz的交流電源如下圖所示，紙帶上O點為重物自由下落時紙帶

18、打點的起點，選取的計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G依次間隔一個點(圖中未畫出)，各計數(shù)點與O點距離依次為31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，單位為mm.則：(1)求出B、C、D、E、F各點的速度并填入下表；計數(shù)點BCDEF速度/(ms1)(2)求出物體下落時從O點到圖中各點過程中重力所做的功，并填入下表；計數(shù)點BCDEF功/J(3)適當(dāng)選擇坐標(biāo)軸，在圖中作出物體重力做的功與物體速度的平方之間的關(guān)系圖象圖中縱坐標(biāo)表示_，橫坐標(biāo)表示_，由圖可得重力所做的功與_成_關(guān)系答案：(1)1.18 m/s1.57 m/s1.96 m/s2.35 m/s2.74 m/s(2)0.69 J1.23 J1.92 J2.76 J3.76 J(3)重力做的功物體速度的平方速度的平方正比