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6實驗 探究功與速度變化的關系 注意事項1 平衡摩擦力 將木板一端墊高 使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡 方法是輕推小車 由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否勻速運動 找到木板一個合適的傾角 2 選點測速 測小車速度時 紙帶上的點應選均勻部分的 也就是選小車做勻速運動狀態(tài)的 3 規(guī)格相同 橡皮筋規(guī)格相同時 力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可 不必計算出具體數(shù)值 誤差分析1 誤差的主要來源是橡皮筋的長度 粗細不一 使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比 2 沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過大也會造成誤差 3 利用打上點的紙帶計算小車的速度時 測量不準確會帶來誤差 例1 某學習小組做 探究功與速度變化的關系 的實驗如圖7 6 1所示 圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的 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 每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致 每次實驗中小車獲得的速度根據(jù)打點計時器所打在紙帶上的點進行計算 實驗操作及注意事項 1 除了圖中已有的實驗器材外 還需要導線 開關 刻度尺和 選填 交流 或 直流 電源 2 實驗中 小車會受到摩擦阻力的作用 可以使木板適當傾斜來平衡摩擦阻力 則下面操作正確的是 A 放開小車 能夠自由下滑即可B 放開小車 能夠勻速下滑即可C 放開拖著紙帶的小車 能夠自由下滑即可D 放開拖著紙帶的小車 能夠勻速下滑即可 圖7 6 1 3 若木板水平放置 小車在兩條橡皮筋作用下運動 當小車速度最大時 關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 A 橡皮筋處于原長狀態(tài)B 橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C 小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處D 小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線 4 在正確操作情況下 打在紙帶上的點并不都是均勻的 為了測量小車獲得的速度 應選用紙帶的 部分進行測量 根據(jù)如圖7 6 2所示的紙帶回答 圖7 6 2 解析 1 打點計時器使用的是交流電源 2 平衡摩擦力時 應將紙帶穿過打點計時器 放開拖著紙帶的小車 小車能夠勻速下滑即可 故D正確 3 放開小車后 小車做加速運動 當橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時 小車的速度最大 此時橡皮筋仍處于伸長狀態(tài) B正確 4 從紙帶上看 紙帶的GJ段打點比較均勻 所以應選用紙帶的GJ段進行測量 答案 1 交流 2 D 3 B 4 GJ 例2 某同學利用圖7 6 3甲所示裝置探究力對物體做的功與物體速度變化的關系 得到了下表的數(shù)據(jù) 實驗的數(shù)據(jù)處理 圖7 6 3 注 每條橡皮筋拉長的長度都一樣 1 由表可得出定性結論 2 設一條橡皮筋拉長到固定長度所做功為W0 大致畫出橡皮筋所做的功W與小車速度v的圖象 畫在圖乙中 3 根據(jù)以上的W v圖象對W與v的關系作出初步判斷 4 根據(jù)數(shù)據(jù)完成下表的空白部分 解析每條橡皮筋拉長的長度都一樣 一條橡皮筋拉長到固定長度所做的功為W0 由做功與拉長橡皮筋條數(shù)成正比得 第2 3 4 5次拉長橡皮筋做功應分別為3W0 4W0 5W0 7W0 1 定性結論 橡皮筋做的功與小車獲得的速度有關 并且做功越多 小車獲得的速度越大 2 W與v的圖象如圖所示 3 W與v的圖象很像拋物線 可能W v2 4 如下表答案見解析 例3 質量為1kg的重物自由下落 通過打點計時器在紙帶上記錄運動的過程 打點計時器所接電源為6V 50Hz的交流電源 如圖7 6 4所示 紙帶上O點為重物自由下落時紙帶打點的起點 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 紙帶上的數(shù)據(jù)表示各計數(shù)點與O點間的距離 拓展創(chuàng)新實驗 圖7 6 4 1 求出B C D E F各點的速度并填入下表 2 求出物體下落時從O點到B C D E F各點過程中重力所做的功 并填入下表 3 適當選擇坐標軸 在圖7 6 5中作出物體重力做的功與物體速度的平方之間的關系圖象 圖中縱坐標表示 橫坐標表示 由圖可得重力所做的功與 成 關系 圖7 6 5 2 重力做的功WB mg OB 1 9 8 70 6 10 3J 0 69J 同理WC 1 23J WD 1 92J WE 2 76J WF 3 76J 3 WG v2圖象如圖所示 圖中縱坐標表示重力做的功WG 橫坐標表示物體速度的平方v2 由圖可得重力所做的功與物體速度的平方成正比關系 答案見解析 一 實驗原理和誤差分析1 在本實驗中 我們并不需要測出橡皮筋做的功到底是多少 只需測出以后各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 用同樣的力對小車作用 讓小車通過的距離為s 2s 3s 進行第一次 第二次 第三次 實驗時 力對小車做的功就是W 2W 3W B 讓小車通過相同的距離 第一次力為F 第二次力為2F 第三次力為3F 實驗時 力對小車做的功就是W 2W 3W C 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 當用1條 2條 3條 同樣的橡皮筋進行第一次 第二次 第三次 實驗時 橡皮筋對小車做的功就是W 2W 3W D 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的作用下移動的距離s 便可求出每次實驗中力對小車做的功 可控制為W 2W 3W 解析本實驗采用橡皮筋做功來進行實驗 橡皮筋的力是變力 因此選項A B D所說的方法不可能實現(xiàn) 答案C 2 實驗時小車在運動中會受到阻力作用 在小車沿長木板滑行的過程中 除橡皮筋對其做功外 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長木板略為傾斜 對于長木板的傾斜程度 下列說法正確的是 A 木板只要稍微傾斜一下即可 沒有什么嚴格要求B 木板的傾斜角度在理論上應滿足下面條件 即重力使物體沿斜面下滑的分力應等于小車受到的阻力C 如果小車在傾斜的木板上做勻速運動 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 解析由動力學知識可以知道 要平衡摩擦力 就應使物體的重力沿斜面向下的分力等于物體受到的阻力 使小車能夠做勻速運動 答案BC 3 在探究功與速度變化的關系的實驗中 某同學在一次實驗中得到了一條如圖7 6 6所示的紙帶 這條紙帶上的點兩端較密 中間稀疏 出現(xiàn)這種情況的原因可能是 A 電源的頻率不穩(wěn)定B 木板的傾斜程度太大C 沒有使木板傾斜或木板傾斜的程度太小D 小車受到的阻力較大 圖7 6 6 解析電源頻率不穩(wěn)定的可能性不大 出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是沒有平衡阻力或平衡阻力不夠 以致小車在橡皮筋作用下做加速運動 在橡皮筋恢復原長以后做減速運動 且受到的阻力較大 故選項C D正確 答案CD 二 實驗操作和數(shù)據(jù)處理4 在探究功與速度變化的關系的實驗中 下列說法中正確的是 A 長木板要適當傾斜 以平衡小車運動中受到的阻力B 重復實驗時 雖然用到橡皮筋的條數(shù)不同 但每次應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 應選用紙帶上打點最稀疏的部分進行計算 解析由于小車在運動中受到阻力 摩擦力和紙帶的阻力 作用 所以要使長木板適當傾斜 以平衡小車運動中受到的阻力 選項A正確 重復實驗時 為了使橡皮筋對小車所做的功與它的條數(shù)成正比 每次應使橡皮筋拉伸的長度相同 選項B正確 利用紙帶上的點計算小車的速度時 由于要計算的是橡皮筋松弛后小車勻速運動的速度 所以應選用紙帶上打點最稀疏的部分進行計算 選項C錯誤 D正確 答案ABD 5 某實驗小組的同學采用如圖7 6 7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7 6 7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7 6 8所示 已知所用交變電源的頻率為50Hz 則 圖7 6 7圖7 6 8 1 打B點時 小車的瞬時速度vB m s 結果保留兩位有效數(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7 6 9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 肯定不正確的是 填寫選項字母代號 圖7 6 9 3 本實驗中 若鉤碼下落高度為h1時合力對小車所做的功為W0 則當鉤碼下落h2時 合力對小車所做的功為 用h1 h2 W0表示 2 由題圖知 位移與速度的關系圖象很像拋物線 所以可能l v2或l v3 又因為W Fl F恒定不變 故W v2或W v3 A D正確 B C錯誤