導學案7-6　實驗:探究功與速度變化的關系（1課時） 班別： 姓名 學號 青春寄語：學習需要堅持與勤奮，面對困難和困惑，我們應該勇敢前行。 【核心素養(yǎng)】 1、領會探究功與物體速度變化的關系實驗的設計思路，經(jīng)歷探究學習的情感體驗過程。 2、知道用一根橡皮筋所做的功為“單位的功”。 3、理解小車做勻速運動階段測量速度比較合理。 4、能進行實驗操作，會采集實驗數(shù)據(jù)。 5、理解實驗數(shù)據(jù)時尋找w與v的關系的方法。 【重點】學習探究功與速度變化關系的物理方法，并會利用圖象法處理數(shù)據(jù)。 【難點】實驗數(shù)據(jù)的處理方法――圖象法。 【預習案】 1.實驗目的： 2.實驗原理： （1）實驗裝置如圖所示，在砝碼和砝碼盤的質(zhì)量 小車質(zhì)量時，可認為細繩的拉力就是砝碼及砝碼盤的重力（F繩=G砝碼及砝碼盤）； （2）平衡小車的摩擦力； （3）在砝碼盤中加放砝碼并釋放砝碼盤，小車將在砝碼盤對它的拉力作用下做勻加速運動．在紙帶記錄的物體運動的勻加速階段。選擇點跡清晰的紙帶，在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D、E計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到O的距離及對應時刻小車的瞬時速度v，算出相應位移合力做的功: W合=F繩S，通過作圖找出功與速度變化的關系。 3.實驗器材 長木板(一端帶滑輪)、刻度尺、打點計時器、紙帶、導線、電源、小車、細線、砝碼盤、砝碼、天平。 4.實驗裝置 5.實驗步驟及數(shù)據(jù)處理 (1)用天平測出小車的質(zhì)量M，及砝碼、砝碼盤的總質(zhì)量m。把器材按圖裝置好．紙帶一段固定在小車上，另一端穿過打點計時器的限位孔； (2)平衡摩擦力后把小車靠近打點計時器，用手按住，先 ，再 ，讓它做加速運動，當小車到達定滑輪處時斷開電源； (3)取下紙帶，重復實驗，得到多條紙帶； (4)選取其中點跡清晰的紙帶進行數(shù)據(jù)處理，在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D、E計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到O的距離及對應時刻小車的瞬時速度v，算出相應位移合力做的功W合=F繩S； (5)通過實驗數(shù)據(jù)，作 或 圖象研究功與速度變化的關系。 6.誤差分析 1．沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大或過小也會造成誤差； 2．利用打點的紙帶測量位移和計算小車的速度時，不準確也會帶來誤差。 【探究案】 探究一： 如何平衡小車的摩擦力？ 例1.（多選）如圖所示，與小車相連、足夠長且穿過打點計時器的一條紙帶上的間距明顯不均勻，右端間距小，左端間距大，下面的分析和判斷正確的是(　 　) A． 若左端與小車相連，可能平衡摩擦力時，木板傾斜度太大 B． 若右端與小車相連，可能平衡摩擦力時，木板傾斜度太大 C． 若左端與小車相連，可能小車有一定的初速度，實驗前忘記平衡摩擦力或木板傾斜度太小 D． 若右端與小車相連，可能小車運動前忘記平衡摩擦力 探究二：如何計算小車的速度并通過圖象探究功與速度變化的關系? 例2.某實驗小組的同學采用如圖所示的裝置(實驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面)用打點計時器得到一條紙帶后，通過分析小車位移與速度變化的關系來研究合力對小車所做的功與速度變化的關系.圖6是實驗中得到的一條紙帶，點O為紙帶上的起始點，A，B，C是紙帶上的三個連續(xù)的計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點間均有4個點未畫出，用刻度尺測得A，B，C到O的距離如圖所示.已知所用交變電源的頻率為50 Hz，則： (1)打B點時，小車的瞬時速度vB＝________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (2)實驗中，該小組的同學畫出小車位移l與速度v的關系圖象如圖所示.根據(jù)該圖線形狀，某同學對W與v的關系作出的猜想，它們的關系可能正確的是________.(填寫選項字母代號) A.W∝v2 B.W∝v C.W∝ D.W∝v3 【訓練案】 1.某實驗小組采用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關系，圖中小車中可放置砝碼，實驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面，打點計時器的工作頻率為50 Hz。 (1)實驗的部分步驟如下： ①在小車中放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細線連接小車和鉤碼； ②將小車停在打點計時器附近，____________________，______________________，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一系列點，__________________________； ③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復②的操作。 圖是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg、砝碼質(zhì)量為0.02 kg時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點O及A，B，C，D，E計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到O的距離x及對應時刻小車的瞬時速度v，請將C點的測量結(jié)果填在表中的相應位置。 紙帶的測量結(jié)果： (3)本實驗，若用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，應采取的兩項措施是： ①______________________________________________； ②______________________________________________。 2.某學習小組做“探究功與物體速度變化的關系”實驗，如圖，圖中小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時，橡皮筋對小車做的功記為W，當用2條、3條、… 完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、…實驗時，如果使每次實驗中橡皮筋伸長的長度保持一致，則橡皮筋對小車做的功分別為2W、3W、…每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出. (1)除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關、交流電源和 ； (2)實驗中，小車會受到摩擦阻力的作用，可使木板適當傾斜平衡摩擦力，下面操作正確的是（ ） A．不系橡皮筋，放開小車，能夠自由下滑即可 B．不系橡皮筋，輕推小車，小車能夠勻速下滑即可 C．不系橡皮筋，放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可 D．不系橡皮筋，輕推拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可 參考答案 例題1：BC 例題2：（1）0.80,(2)A 【訓練案】 1、（1）接通電源，釋放小車，關閉電源，（2）5.15，0.50，（3）平衡摩擦力，鉤碼總質(zhì)量應遠小于小車加砝碼的總質(zhì)量 2、（1）刻度尺,(2)D - 4 - / 4