1、第6节 实验：探究功与速度变化的关系学习目标1.明确实验原理，学会数据处理。2.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。3.学习利用物理图像探究功与物体速度变化的关系。4.通过实验得出功与物体速度变化的关系。自主学习1.物体由于运动而具有的能称为 ，动能的大小与速度的大小有关，速度越大，动能 ；通过做功能够改变物体的动能，因此，对物体做功也就意味着物体的速度发生 。2.探究功与速度变化关系的思路：(1)使平板上的小车在力的作用下从 开始运动，测量_的大小及小车在力的作用下的 ，可以计算力做的功，改变力的大小或小车运动的距离，也就改变了 ；(2)小车的速度可以由 测量；(3)以 为纵坐标，以
2、小车获得的速度v为横坐标，作出图线，由图线特征了解两者的定量关系。3.操作技巧：(1)平衡摩擦力：小车在木板上运动时会受到阻力，可以用 的办法进行补偿。具体操作是：使木板略微倾斜，将小车（车后固定纸带）放到木板上，轻推小车，小车运动。调节木板的倾角，观察纸带的点距，直到点距 ，说明纸带的运动是匀速的，则表明平衡了摩擦力，即小车重力沿斜面方向的分力 小车所受的摩擦力。(2)选择纸带：对纸带上的点进行分析，选择相邻距离基本 的若干个点作为小车匀速运动阶段的点，用这些点计算小车的速度。4.数据处理：根据实验测得的数据，分别作出图线、图线、图线、图线。如果哪一种图线更接近于过原点的倾斜直线，功与速度的
3、某相关量之间可能就是一种 关系。自我检测1.（单选）在“探究功与速度变化的关系”的实验中，实验探究的目的是（ ）A.探究力与物体运动速度的关系B.探究力与物体运动加速度的关系C.探究力对物体做的功与物体加速度变化的关系D.探究力对物体做的功与物体速度变化的关系2.（单选）在“探究功与物体速度变化的关系实验”中，作出图像如图7-6-1所示,则符合实际的是（ ） A B C D图7-6-13.（多选）在“探究功与速度变化的关系”的实验中，下列说法正确的是（ ）A.为减小实验误差，长木板应水平放置B.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加C.小车在橡皮筋拉力的作用下做匀加速直线运动
4、，当橡皮筋恢复原长后小车做匀速直线运动D.应选择纸带上点距均匀的一段计算小车的速度课内探究一、探究的思路指导学生阅读教材“探究的思路”部分，明确实验装置和实验的思想方法，并思考讨论以下问题：1.实验的设计方法是怎样的？2.为了完成实验，对各次实验中橡皮筋的伸长量有什么要求？你想出了什么办法？图7-6-23.纸带上的点距并不都是均匀的，应该采用那些点计算小车的速度？为什么？图7-6-2中小车的稳定速度如何求解？4.实验完毕后，用什么方法分析橡皮筋对小车做的功与小车速度的关系？二、实验设计中应该注意的问题1.实验中，小车在木板上运动时会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？2.在探究功与速度变化的关
5、系中，我们是否需要橡皮筋做功的具体数值？3.在改变橡皮筋的条数后,为什么要把小车拉到相同的位置释放?不这样做会出现什么现象?三、数据的处理1.用图像法分析橡皮筋对小车做的功与小车速度的关系时，如何在坐标纸上建立坐标系？如何确定适当的标度？2.如果作出图线是一条过原点的直线，说明功与速度的关系如何？如果作出图线不是直线，应如何处理？图7-6-3例1 某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验，如图7-6-3所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功为，当用2条、3条，完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一
6、致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。 （1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和 电源（选填“交流”或“直流”）。（2）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是（ ）A.橡皮筋处于原长状态B.橡皮筋仍处于伸长状态C.小车在两个铁钉的连线处D.小车已过两个铁钉的连线图7-6-4（3）在正确操作情况下，打在纸带上的点，并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的 部分进行测量（根据图7-6-4所示的纸带回答），若电源频率50 Hz，则小车的稳定速度 。（4）在某次实验中得到下表数
7、据，作W-v或确定W与v的关系0.001.002.003.004.005.006.000.000.801.101.281.531.761.890.000.641.211.642.343.103.57四、设计实验步骤实验步骤：A.先将木板置于水平桌面上，把实验小车放在有钢钉的长木板上。B.把打点计时器固定在木板的一端，将纸带穿过打点计时器的限位孔，纸带一端固定在小车的后面，打点计时器接电源。C.将木板的一端稍垫高，轻推小车，观察小车是否做匀速直线运动，使重力沿木板的分力与摩擦力相平衡，消除摩擦力的影响。D.在木板上选择合适的位置“”作为小车每次运动的起始点。E.使用一根橡皮筋时，将小车的前端拉到
8、点，接通电源，打点计时器打点，释放小车，小车离开木板前适时制动小车，断开电源，取下纸带。重复这一过程，选出点迹清晰的纸带。求出小车获得的速度。F.换用同样材料、粗细、长度相同的两根、三根、六根橡皮筋，依照步骤E的方法，分别进行实验。求得各次实验中小车获得的速度、。G.以功为纵轴（第一次橡皮筋做的功为纵轴的单位长度），以速度为横轴（第一次小车的速度为横轴的单位长度），建立坐标系，用描点法作出图像，分析得出橡皮筋对小车做功与小车获得的速度的定量关系。例2 （单选）关于“探究功与速度变化的关系”实验中,下列叙述正确的是（ ）A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B.每次实验中,橡皮筋拉伸
9、的长度没有必要保持一致C.放小车的长木板应该尽量使其水平D.先接通打点计时器的电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出例3 某同学在“探究功与速度变化关系”的实验中，设计了如图7-6-5所示的实验。将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器。先用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方。然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列点。得到的纸带如图7-6-6所示，点为计时器打下的第1个点。该同学对数据进行了下列处理:取，并根据纸带算出了三点的速度分别为0.12 m/s，0.17 m/s，0.21 m/s。根据以上数据你能否大致判断? 图7-6-5 图7-6-6巩固练习图7-6-
10、71.（多选）用如图7-6-7所示的装置，在做“探究功与速度变化的关系”的实验时，下列说法正确的是(填字母代号)（ ）A.为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B.每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样C.可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D.可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值E.实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源F.通过打点计时器打出的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度G.通过打点计时器打出的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度2.（单选）在“探究功与速度变化的关系”的实验中，甲、乙两位同
11、学的实验操作均正确。甲同学根据实验数据作出了功和速度的关系图线，如图7-6-8甲所示，并由此图线得出“功与速度的二次方一定成正比”的结论；乙同学根据实验数据作出了功与速度二次方的关系图线，如图7-6-8乙所示，并由此也得出“功与速度的二次方一定成正比”的结论。关于甲、乙两位同学的分析，你的评价是（ ） 甲 乙图7-6-8A.甲的分析不正确，乙的分析正确B.甲的分析正确，乙的分析不正确C.甲和乙的分析都正确D.甲和乙的分析都不正确图7-6-93.（多选）在“探究功与速度变化的关系”实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图7-6-9所示的纸带，这条纸带上的点的特点是，两端较密、中间较疏，但间隔不均
12、匀，出现这种情况的原因可能是（ ）A.电源的频率不稳定B.木板倾斜程度太大C.没有使木板倾斜或倾斜角太小D.小车受到的阻力较大图7-6-104.某同学利用图7-6-10所示装置探究力对物体做的功与物体速度变化的关系，得到了下表所示的数据(注：每条橡皮筋拉长的长度都一样)：实验次数12345橡皮筋条数13457小车速度 ( )0.711.231.421.581.71 (1)由表可得出定性结论： 。图7-6-11(2)设一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为，在图7-6-11所示的坐标系中，画出橡皮筋所做的功与小车速度的关系图像。(3)填写下表的空白部分：实验次数12345橡皮筋做功 ( )与的关系交流讨论图7-6-12在“探究功与速度变化的关系”实验中，打点的纸带上应该注明打这条纸带时所用的橡皮筋的数目。某同学分别用一条橡皮筋、二条橡皮筋做实验，打出了如图7-6-12所示的纸带，但是该同学忘了在纸带上记录橡皮筋的数目，你能否帮助该同学判断每条纸带对应的橡皮筋的数目？自我检测参考答案1.D 2.C 3.BD
