1、实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 第6节 实验：探究功与速度变化的 关系 实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 一、实验目的 1通过实验探究力对物体做功与物体速度变化的关系。2经历探究过程，体会科学方法。二、实验原理 1功的确定：让橡皮筋拉动小车做功使小车的速度增加，使拉小车的橡皮筋的条数由1条变为2条、3条则橡皮筋对小车做的功为W、2W、3W。实验探究创新培优 实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 2速度的计算：通过对打点计时器
2、所打纸带的测量计算出每次橡皮筋做功结束时小车的速度。3分析每次橡皮筋做的功与物体速度的关系，即可总结出功与速度变化的关系。三、实验器材 木板、橡皮筋(若干)、小车、电火花打点计时器(或电磁打点计时器、复写纸、学生电源)、交流电源、纸带、刻度尺等。实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 四、实验步骤 1按如图761所示安装好实验仪器。图761实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 2平衡摩擦力：将安装有打点计时器的长木板的一端垫起，纸带穿过打点计时器，不挂橡皮筋，闭合电源，轻推小车，打点计时器
3、在纸带上打出间隔均匀的点。3第一次先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋弹力对小车做功为W，并将得到的数据记入表格。实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 4换用2条、3条、4条同样的橡皮筋做实验，并将橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，测出v2、v3、v4，橡皮筋对小车做功分别为2W、3W、4W将数据记入表格。5分析数据，尝试做Wv，Wv2等图像，探究W、v的关系。实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 五、数据处理1速度数值的获得：实验获得的是如图 76
4、2所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功与小车速度的关系，需要测量的是弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度。所以，应该在纸带上测量的物理量是图中 A1、A3 间的距离 x，小车速度的表达式为v x2T，其中 T 是打点计时器的打点周期。即选择相邻距离基本相同的若干点 A1、A2、A3来计算小车匀速时的速度。实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 图762实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 2计算 W、2W、3W时对应的 v、v2、v3、v数值，填入下面表格。WvnW2W3W4W5W
5、vv2v3v 实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 3.逐一与 W 的一组数值对照，判断 W 与 v 的可能关系或分别试探画出 W 与 v、W 与 v2、W 与 v3、W 与v间关系的图像，找出哪一组的图像是直线，从而确定功与速度的正确关系。六、误差分析1系统误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋拉力做的功与橡皮筋的条数不成正比。实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 2系统误差的另一主要来源是摩擦力平衡得不合适。3利用纸带确定物体的速度时，点间距测量不准会带来偶然误差。4作图描
6、点不准确也会带来偶然误差。七、注意事项 1平衡摩擦力的方法：将木板一端垫高，轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动。实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 2测小车速度时，纸带上的点均匀的部分，也就是测小车做匀速运动时的速度。3所选橡皮筋的劲度系数应小一些，小车质量应大一些，以使纸带上打的点多一些。4所选橡皮筋的规格应一样，力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。5每次释放小车时，都要让它从同一位置由静止开始运动。实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力
7、提升物理必修2 典例剖析探寻规律 题型一 实验原理及实验步骤探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图763所示，实验主要过程如下：图 763例1实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W；(2)分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3；(3)作出Wv草图；实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2(4)分析 Wv 图象。如果 Wv 图象是一条直线，表明 Wv；如果不是直线，可考虑是否存在Wv2、Wv3、W v等
8、关系。以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是 实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 A本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 B小车运动中会受到阻力，补偿的方法是使木板适当倾斜C某同学在一次实验中，得到一条记录纸带。纸带上打出的点，
9、两端密、中间疏。出现这种情况的原因可能是没有使木板倾斜或倾角太小D根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法是通过纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 自主解答 由实验原理可知改变橡皮筋做功多少的办法是靠改变橡皮筋条数来实现的，A正确；为使橡皮筋的拉力等于小车所受的合外力，通过使木板倾斜的方法平衡摩擦阻力，B正确；若没有平衡或平衡摩擦力不足的话，就会出现橡皮筋拉力为零后，小车减速运动，打出的点逐渐变密，C正实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 确
10、；外力做功后小车速度达到最大，表现为点间距最大且相对均匀，所以计算小车获得的速度应以最后一段点间距进行计算，D错误。答案 D实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 题型二 实验数据处理和注意事项在做“探究功与物体速度变化的关系”的实验时，小车的质量为m，使用橡皮筋6根，每次增加一根，实验中W、v、v2的数据已填在下面表格中。例2实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 Wv/(ms1)v2/(m2s2)00010.800.6421.101.2131.281.6441.532.3451.763.
11、1061.893.57实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2(1)试在图 764 中作出相应关系图象。图 764(2)从 图 象 可 以 得 出 的 实 验 结 论 是_。实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 自主解答(1)将表中的数据分别描在图甲、乙所示的两个坐标系中，然后在图甲中用平滑曲线连接，在图乙中用斜直线连接，并且使尽可能多的点分布在曲线上或对称分布在直线两侧，如图甲和乙所示。实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2(2)从乙图看
12、出Wv2。答案(1)见自主解答图(2)Wv2实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 题型三 实验、创新设计现有以下器材：小球、弧形光滑轨道、刻度尺、铅笔、白纸、复写纸、铁架台、重锤等，试探究能否设计一个实验，探究合外力的功与物体速度的关系。并说明：(1)实验方案；(2)探究功与速度的方法。例3实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 自主解答(1)实验方案：如图固定好轨道，让其末端保持水平。让小球从轨道的某一高度 h 处由静止滚下，最后落在置于水平面上的白纸及复写纸上。记下小球释放点及最后落点
13、的位置，用刻度尺测出释放点的高度 h 及落点 P 到 O 点的距离 x。实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 多次改变小球的释放点位置，记录并测量每次的 h、x 的值。(2)探究方法：由小球的落点 P 到 O 点的距离可求得平抛的初速度 vxt，由下落的高度 h，可求沿轨道运动中合力(重力)的功 Wmgh，t 一定，mg 一定，所以 h 与 x 的关系反映了 W 与 v 的关系。实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 在坐标纸上建立 hx 坐标系，描出一系列点。用平滑的曲线连接各个点。可尝试作出 hx2，hx3，或 h x图线，探究功与速度的关系。答案 见自主解答实验探究创新培优第七章 机械能守恒定律 菜 单 典例剖析探寻规律课下作业能力提升物理必修2 本讲结束请按ESC键返回课下作业能力提升
