高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 第6節(jié) 實(shí)驗(yàn)探究功與速度變化的關(guān)系課件 新人教版必修2

發(fā)散思考發(fā)散思考聯(lián)系實(shí)際，說說踢足球時足球速度變化的原因聯(lián)系實(shí)際，說說踢足球時足球速度變化的原因. .猜測足球速度的變化與足球的受力有關(guān)。而力與位猜測足球速度的變化與足球的受力有關(guān)。而力與位移的乘積功與速度變化之間存在什么樣的關(guān)系？移的乘積功與速度變化之間存在什么樣的關(guān)系？彈性勢能彈性勢能重力勢能重力勢能重力做功重力做功彈力做功彈力做功外力做功外力做功速度的變化速度的變化WGEPWFEP請你思考請你思考？（1 1）物體動能的變化由做功引起。那么，實(shí)驗(yàn)中如何）物體動能的變化由做功引起。那么，實(shí)驗(yàn)中如何對物體做功？又怎樣來表示功的大小呢？對物體做功？又怎樣來表示功的大小呢？兩個角度兩個角度 可以是恒力做功可以是恒力做功。例如，用一重物落在。例如，用一重物落在紙帶向下運(yùn)動，重力對重物做功即為恒力紙帶向下運(yùn)動，重力對重物做功即為恒力做功。用做功。用W=GW=Gh h表示功的大小。表示功的大小。 也也可以是變力做功可以是變力做功。例如，采用的通過。例如，采用的通過增加每次牽引小車的橡皮筋數(shù)目的辦法來增加每次牽引小車的橡皮筋數(shù)目的辦法來表示功的大小。表示功的大小。請你思考請你思考？ （2 2）如何測量物體的速度呢？）如何測量物體的速度呢？可以用打點(diǎn)計(jì)時器測量小車的速度可以用打點(diǎn)計(jì)時器測量小車的速度實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方案方案( (一一) )實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪米杂陕潴w運(yùn)動，研究恒力實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪米杂陕潴w運(yùn)動，研究恒力做功與物體速度變化之間的關(guān)系做功與物體速度變化之間的關(guān)系實(shí)驗(yàn)器材：鐵鐵架臺、打點(diǎn)計(jì)時器、重物、天平、電架臺、打點(diǎn)計(jì)時器、重物、天平、電源、導(dǎo)線、刻度尺源、導(dǎo)線、刻度尺實(shí)驗(yàn)步驟1、安裝實(shí)驗(yàn)儀器。2、選取打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打出的一系列點(diǎn)中的某幾點(diǎn)，測出它們與紙帶上第一點(diǎn)之間的距離，即重力方向上的位移，與重物的重力相乘可得重力做功值。3、通過分析紙帶上的點(diǎn)求得物體速度。數(shù)據(jù)處理：1、用天平測出重物的質(zhì)量，求出重物的重力2、算出重力所做的功3、求出此物體的速度變化結(jié)論結(jié)論：W與與v2 2 成正比成正比誤差分析：1、打點(diǎn)計(jì)時器與紙帶之間存在這摩擦力；2、測量長度存在著誤差。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)驗(yàn)探究橡皮筋對小車做實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)驗(yàn)探究橡皮筋對小車做功與小車速度的關(guān)系功與小車速度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)器材：實(shí)驗(yàn)器材：橡皮筋、小車、電源橡皮筋、小車、電源木板、打點(diǎn)計(jì)時器、木板、打點(diǎn)計(jì)時器、紙帶、鐵釘?shù)燃垘А㈣F釘?shù)葘?shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方案方案( (二二) )思考1：小車在木板上運(yùn)動的過程中，哪一階段橡皮小車在木板上運(yùn)動的過程中，哪一階段橡皮筋對小車做功？筋對小車做功？橡皮筋對小車橡皮筋對小車?yán)ψ龅墓δ芾ψ龅墓δ芊裰苯訙y量？否直接測量？橡皮筋的彈力是變力，橡皮筋的彈力是變力，且彈力與伸長量的關(guān)系且彈力與伸長量的關(guān)系也不嚴(yán)格遵守胡克也不嚴(yán)格遵守胡克定律，定律，不容易計(jì)算。不容易計(jì)算。橡皮筋被拉伸橡皮筋被拉伸直到恢復(fù)原長直到恢復(fù)原長的過程中的過程中第一次用第一次用一條一條橡皮筋拉小車橡皮筋拉小車第二次用第二次用兩條兩條完全相同的橡完全相同的橡皮筋并聯(lián)起來栓到小車上拉皮筋并聯(lián)起來栓到小車上拉小車，且使每條橡皮筋的伸小車，且使每條橡皮筋的伸長都長都和第一次的伸長量一樣和第一次的伸長量一樣做功做功W做功做功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，且拉伸橡皮筋，且拉伸的長度都一樣，做的功為的長度都一樣，做的功為3W、4W橡皮筋的選擇？要選擇較細(xì)的、均勻的，彈性也比較一致的要選擇較細(xì)的、均勻的，彈性也比較一致的橡皮筋為好。橡皮筋為好。橡皮筋的個數(shù)不易過多。橡皮筋的個數(shù)不易過多。如何使拉力做的功等于合力做的功？如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力即如何抵消摩擦力橡皮筋對小車做的功是合力做的功嗎？橡皮筋對小車做的功是合力做的功嗎？把木板的把木板的一端墊高，一端墊高，使重力沿使重力沿斜面向下斜面向下的力與摩的力與摩擦力平衡擦力平衡F阻阻FGF阻阻FN還有摩擦還有摩擦力做功力做功FF2F1小車在木板上做什么性質(zhì)的運(yùn)動？小車在木板上做什么性質(zhì)的運(yùn)動？先加速后勻速運(yùn)動先加速后勻速運(yùn)動我們要取的速度是哪個階段的速度？我們要取的速度是哪個階段的速度？這個速度該如何測量？這個速度該如何測量？橡皮筋恢復(fù)原長時的速度。利用打點(diǎn)計(jì)時器，橡皮筋恢復(fù)原長時的速度。利用打點(diǎn)計(jì)時器，用橡皮筋恢復(fù)原長時的一段位移與所用時間用橡皮筋恢復(fù)原長時的一段位移與所用時間的比值近似計(jì)算該點(diǎn)的瞬時速度的比值近似計(jì)算該點(diǎn)的瞬時速度1 1、將打點(diǎn)計(jì)時器固定在一塊平板上，讓紙帶的一端、將打點(diǎn)計(jì)時器固定在一塊平板上，讓紙帶的一端夾在小車后端，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時器。將平板安夾在小車后端，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時器。將平板安裝有打點(diǎn)計(jì)時器的一端適當(dāng)墊高裝有打點(diǎn)計(jì)時器的一端適當(dāng)墊高，調(diào)整高度，直至，調(diào)整高度，直至輕推小車后使小車輕推小車后使小車恰能恰能在板上在板上做勻速直線運(yùn)動做勻速直線運(yùn)動為止為止。2 2、將橡皮筋固定在小車前端。拉長橡皮筋使小車位、將橡皮筋固定在小車前端。拉長橡皮筋使小車位于于靠近打點(diǎn)計(jì)時器靠近打點(diǎn)計(jì)時器處，處，記下小車位置記下小車位置。接通打點(diǎn)計(jì)接通打點(diǎn)計(jì)時器電源時器電源，釋放小車釋放小車。? ? ?C B A3 3、用、用2 2 條、條、3 3 條、條、4 4 條、條、5 5 條橡皮筋分別代替條橡皮筋分別代替1 1 條橡皮筋重做實(shí)驗(yàn)，保證條橡皮筋重做實(shí)驗(yàn)，保證每次釋放小車的位置相同每次釋放小車的位置相同，即橡皮筋被拉長的長度相同。即橡皮筋被拉長的長度相同。4 4、在上述實(shí)驗(yàn)中打出的、在上述實(shí)驗(yàn)中打出的5 5 條紙帶中，分別找出小車條紙帶中，分別找出小車開始開始近似做勻速運(yùn)動的點(diǎn)近似做勻速運(yùn)動的點(diǎn)，并分別測出勻速運(yùn)動時，并分別測出勻速運(yùn)動時的速度的速度v v1 1 、v v2 2 、v v3 3 、v v4 4 、v v5 5 。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)次數(shù)次數(shù)橡皮筋做橡皮筋做的功的功位移位移l /m時間間隔時間間隔t /s勻速運(yùn)動時的速度勻速運(yùn)動時的速度v /(m/s)123454WW2W3W5W. . . . . . . . . 彈力做功剛完畢彈力做功剛完畢時小車的速度時小車的速度Wv /(m/s)1234560.80 1.10 1.281.53 1.761.89W- -v圖圖00W- -v2圖圖Wv2/(m2s -2)0010.64 21.2131.6442.3453.1063.57結(jié)論結(jié)論：W與與 v2 成正比成正比誤差分析：1、誤差來源：一是由于忘記平衡摩擦力或沒有完全平衡摩擦力二是橡皮筋長度、粗細(xì)不一，使得拉力及拉力的功與條數(shù)不成正比帶來誤差三是紙帶上所打點(diǎn)間距測量也會帶來誤差四是描點(diǎn)不準(zhǔn)確帶來誤差誤差分析：2、減小誤差的辦法：實(shí)驗(yàn)前先平衡好摩擦力；盡量選擇同一規(guī)格的橡皮筋；選用間距均勻的幾個間隔，測量其總長度，求得速度；描點(diǎn)時既要觀察各點(diǎn)的位置關(guān)系，又要考慮應(yīng)有的函數(shù)關(guān)系。1 1、橡皮筋做功的靈活計(jì)算、橡皮筋做功的靈活計(jì)算2 2、切記要先平衡摩擦力、切記要先平衡摩擦力