（浙江專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第七章 機械能守恒定律 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.ppt

第6節(jié)實驗：探究功與速度變化的關(guān)系,學(xué)考報告,基 礎(chǔ) 梳 理,重力,方案一、借助恒力做功探究功與速度變化的關(guān)系 1.原理,重物通過滑輪牽引小車，當(dāng)小車的質(zhì)量比重物大得多時，可以把重物所受的_當(dāng)做小車受到的牽引力。如圖1所示。,圖1,改變重物的質(zhì)量或者改變小車運動的_，也就改變了牽引力做的功，從而探究牽引力做的功與小車獲得的速度間的關(guān)系。,2.實驗步驟,(1)按如圖1所示安裝好實驗儀器。 (2)平衡摩擦力：將安裝有打點計時器的長木板的一端墊高，讓紙帶穿過打點計時器連在小車后端，不掛重物，接通電源，輕推小車，直到打點計時器在紙帶上打出間隔均勻的點為止。 (3)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(xì)線繞過滑輪連接小車和鉤碼。 (4)將小車停在打點計時器附近，先接通電源，再釋放小車，當(dāng)小車運動至定滑輪附近及時控制住小車，關(guān)閉電源，取下紙帶。 (5)改變鉤碼的數(shù)量，更換紙帶重復(fù)4的操作。,距離,3.數(shù)據(jù)處理,(1)選取點跡清晰的紙帶，選紙帶上第一個點及距離第一個點較遠(yuǎn)的點，并依次標(biāo)上0，1，2，3，,(3)確定此紙帶所掛的鉤碼的重力G，利用WnGxn，分別求出小車的位移為x1，x2，x3，時牽引力所做的功W1，W2，W3， (4)先對測量數(shù)據(jù)進行估算，或作Wv草圖，大致判斷兩個量可能的關(guān)系，如果認(rèn)為是Wv2或其他，然后以W為縱坐標(biāo)，v2(或其他)為橫坐標(biāo)作圖，從而判定結(jié)論。,4.注意事項,(1)平衡摩擦力時，不掛重物，輕推小車后，小車能做勻速直線運動。 (2)必須保證所懸掛重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。,方案二、借助變力做功探究功與速度變化的關(guān)系 1.原理,使小車在橡皮筋的作用下彈出，由橡皮筋提供牽引力，如圖2所示。,圖2,改變橡皮筋的條數(shù)，橡皮筋對小車做的功分別是一條橡皮筋做功時的相應(yīng)_，測出小車被彈出后的速度，能夠找到橡皮筋對小車做的功與小車速度的關(guān)系。,倍數(shù),2.實驗步驟,(1)按如圖2所示安裝儀器。 (2)第一次先用一條橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度v1，設(shè)此時橡皮筋彈力對小車做功為W，并將測得的數(shù)據(jù)記入表格。 (3)換用2條、3條、4條同樣的橡皮筋做實驗，并使橡皮筋拉伸的長度都和第一次相同，測出v2、v3、v4，橡皮筋對小車做功分別為2W，3W，4W，將數(shù)據(jù)記入表格。 (4)小車運動中會受到阻力，可以使木板略微傾斜，作為補償(需首先平衡摩擦力，然后再進行實驗)。,3.數(shù)據(jù)處理,圖3,4.注意事項,(1)實驗時選擇粗細(xì)、形狀、長度、材料完全相同的橡皮筋。 (2)每次實驗時都讓小車從同一位置由靜止釋放，即保證每次實驗中橡皮筋拉伸的長度都保持一致。 (3)實驗中不必測出功和速度的具體數(shù)值，只要測出以后各次實驗時做的功是第一次實驗時的多少倍即可。 (4)平衡摩擦力時，不要拴橡皮筋，但應(yīng)連著紙帶且接通電源。 (5)打出的紙帶上的點間距并不都是均勻的，應(yīng)選取點間距均勻部分來求小車的速度。,5.實驗結(jié)論,無論是通過計算法還是作圖法都可以得出力對物體做的功與物體速度的平方成正比的結(jié)論，即Wv2。,6.誤差分析,(1)誤差來源 忘記平衡摩擦力或沒有完全平衡摩擦力對實驗有影響。 橡皮筋長度、粗細(xì)不一，使得拉力及拉力做的功與橡皮筋條數(shù)不成正比帶來誤差。 紙帶上所打點的間距測量也會帶來誤差。 描點不準(zhǔn)確帶來誤差。,(2)減小誤差的辦法 實驗前要先平衡掉摩擦力。 盡量選用同一規(guī)格的橡皮筋。 選用間距均勻的幾個間隔，測量其總長度，求得平均速度。 描點時既要觀察各點的位置關(guān)系，又要考慮應(yīng)有的函數(shù)關(guān)系。若拉力大，小車速度大，點數(shù)少，可能會使W與v成線性關(guān)系，控制小車速度，增大縱坐標(biāo)單位長度，可減小誤差。,典 例 精 析,【例1】 (1)用如圖4(a)所示的儀器探究做功與速度變化的關(guān)系。實驗步驟如下： 將木板固定有打點計時器的一端墊起適當(dāng)高度，消除摩擦力的影響；,小車鉤住一條橡皮筋，往后拉至某個位置，記錄小車的位置； 先_，后_，小車拖動紙帶，打點計時器打下一系列點，斷開電源； 改用同樣的橡皮筋2 條、3條重復(fù)、的實驗操作，每次操作一定要將小車_。,(2)打點計時器所接交流電的頻率為50 Hz，圖(b)所示是四次實驗打出的紙帶。,(a),(b) 圖4,(3)根據(jù)紙帶，完成下表尚未填入的數(shù)據(jù)。,從表中數(shù)據(jù)可得出什么樣的結(jié)論？,答案(1)接通電源釋放小車從相同位置由靜止釋放(3)1.732.99橡皮筋做的功與速度的平方成正比,【例2】 在探究“功和速度變化關(guān)系”的實驗中，小張同學(xué)用如圖5所示裝置，嘗試通過測得細(xì)繩拉力(近似等于懸掛重物重力)做的功和小車獲得的速度的值進行探究，則,圖5,(1)(多選)下列說法正確的是() A.該方案需要平衡摩擦力 B.該方案需要重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 C.該方案操作時細(xì)線應(yīng)該與木板平行 D.該方案處理數(shù)據(jù)時應(yīng)選擇勻速時的速度 (2)某次獲得的紙帶如圖6所示，小張根據(jù)點跡標(biāo)上了計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為0.1 s，請讀出C計數(shù)點在刻度尺上的讀數(shù)_ cm，并求出C點的速度為_m/s(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。,圖6,答案(1)ABC(2)9.80(9.789.82范圍內(nèi)都可) 0.178(0.1750.180范圍內(nèi)都可),