實驗五探究功與速度變化的關系

過程分析導引實驗典例精析知能優(yōu)化演練實驗五探究功與速度變化的關系知識要點歸納知識要點歸納實驗目的1．通過實驗探究外力對物體做功與物體速度的關系．2．通過實驗數據分析，總結出做功與物體速度平方的正比關系．實驗原理1．不是直接測量對小車做功，而是通過改變橡皮筋條數確定對小車做功W、2W、3W、….2．由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點計時器測出，也可以用其他方法測出．這樣，進行若干次測量，就得到若干組功和速度的數據．3．以橡皮筋對小車做的功為縱坐標，小車獲得的速度為橫坐標，作出W－v曲線，分析這條曲線，可以得知橡皮筋對小車做的功與小車獲得的速度的定量關系．實驗器材小車(前面帶小鉤)、100g～200g砝碼、長木板，兩側適當的對稱位置釘兩個鐵釘、打點計時器及紙帶、學生電源及導線(使用電火花計時器不用學生電源)、5～6條等長的橡皮筋、刻度尺．過程分析導引一、實驗步驟1．按圖5－5－1所示將實驗儀器安裝好．同時平衡摩擦力．圖5－5－12．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，設此時橡皮筋對小車做功為W1，將這一組數據記入表格．3．用2條橡皮筋做實驗，實驗中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同，這樣橡皮筋對小車做的功為W2，測出小車獲得的速度v2，將數據記入表格．4．用3條、4條…橡皮筋做實驗，用同樣的方法測出功和速度，記入表格.橡皮筋條數位移x/m時間t/s速度v/(m·s－1)速度平方v2/(m2·s－2)二、實驗分析1．數據采集(1)求小車的速度：利用紙帶上點跡均勻的一段測出兩點間的距離x，則v＝(其中T為打點周期)．如圖5－5－2所示中測出AB兩點間距離．圖5－5－2(2)數據記錄：把計算出的速度填入上表中并算出v2值．(3)數據處理：在坐標紙上(如圖5－5－3)畫出W－v和W－v2圖線(“W”以一根橡皮筋做的功為單位)．圖5－5－32．實驗結論：：從圖象可知知功與物體速速度變化的關關系W∝v2.三、誤差分析析1．誤差的主要要來源是橡皮皮筋的長度、、粗細不一，，使橡皮筋的的拉力做功W與橡皮筋的條條數不成正比比．2．沒有完全平平衡摩擦力或或平衡摩擦力力時傾角過大大也會造成誤誤差．3．利用打上點點的紙帶計算算小車的速度度時，測量不不準帶來誤差差．四、注意事項項1．平衡摩擦力力很關鍵，將將木板一端墊墊高，使小車車重力沿斜面面向下的分力力與摩擦阻力力平衡．方法法是輕推小車車，由打點計計時器打在紙紙帶上的點的的均勻程度判判斷小車是否否勻速運動，，找到木板一一個合適的傾傾角．2．測小車速度度時，紙帶上上的點應選均均勻部分的，，也就是選小小車做勻速運運動的部分．．3．橡皮筋應選選規(guī)格一樣的的．力對小車車做的功以一一條橡皮筋做做的功為單位位即可，不必必計算出具體體數值．4．小車質量應應大一些，使使紙帶上打的的點多一些．．五、實驗改進進本實驗中物體體運動速度可可以使用速度度傳感器直接接采集，比用用打點計時器器方便快捷且且誤差較??；；小車受到的的外力也可以以用拉力傳感感器采集以便便于直接計算算出合外力做做功的大??；；另外可以把把長木板換成成氣墊導軌，，省略平衡摩摩擦力的操作作步驟，達到到簡化實驗過過程的目的．．實驗典例精析題型一實驗中應注意的問題例1(2009年高考安徽卷卷)探究力對原來來靜止的物體體做的功與物物體獲得的速速度的關系的的實驗裝置如如圖5－5－4所示，實驗主主要過程如下下：圖5－5－4A．本實驗設法法讓橡皮筋對對小車做的功功分別為W、2W、3W….所采用的方法法是選用同樣樣的橡皮筋，，并在每次實實驗中使橡皮皮筋拉伸的長長度保持一致致．當用1條橡皮筋進行行實驗時，橡橡皮筋對小車車做的功為W，用2條、3條、…橡皮筋并在一一起進行第2次、第3次…實驗時，橡皮皮筋對小車做做的功分別是是2W、3W…B．小車運動中中會受到阻力力，補償的方方法，可以使使木板適當傾傾斜C．某同學在一一次實驗中得得到一條記錄錄紙帶．紙帶帶上打出的點點，兩端密、、中間疏．出出現這種情況況的原因可能能是沒有使木木板傾斜或傾傾角太小D．根據記錄紙紙帶上打出的的點，求小車車獲得的速度度的方法是以以紙帶上第一一點到最后一一點的距離來來進行計算．．【解析】由于橡皮筋松松弛后，小車車做勻速運動動，此時的速速度是小車的的最大速度，，也是做功后后的最終速度度，故求此速速度應用勻速速那一段的數數據，而不應應該使用從第第一點到最后后一點的數據據來算．D不正確．【答案】D(2009年高考廣東卷卷)某實驗小組利利用拉力傳感感器和速度傳傳感器探究“動能定理”．如圖5－5－5所示，他們將將拉力傳感器器固定在小車車上，用不可可伸長的細線線將其通過一一個定滑輪與與鉤碼相連，，用拉力傳感感器記錄小車車受到拉力的的大?。谒阶烂嫔舷嘞嗑?0.0cm的A、B兩點各各安裝裝一個個速度度傳感感器，，記錄錄小車車通過過A、B時的速速度大大小，，小車車中可可以放放置砝砝碼．．題型二實驗創(chuàng)新及數據處理例2(1)實驗主主要步步驟如如下：：①測量量________和拉力力傳感感器的的總質質量M1；把細細線的的一端端固定定在拉拉力傳傳感器器上，，另一一端通通過定定滑輪輪與鉤鉤碼相相連；；正確確連接接所需需電路路；圖5－5－5②將小小車停停在C點，________，小車車在細細線拉拉動下下運動動，記記錄細細線拉拉力及及小車車通過過A、B時的速速度；；③在小小車中中增加加砝碼碼，或或________，重復復②的的操作作．(2)下表是是他們們測得得的一一組數數據，，其中中M是M1與小車車中砝砝碼質質量之之和，，||是兩個個速度度傳感感器記記錄速速度的的平方方差的的絕對對值，，可以以據此此計算算出動動能變變化量量ΔE，F是拉力力傳感感器受受到的的拉力力，W是F在A、B間所做做的功功．表表格中中的ΔE3＝________，W3＝________.(結果保保留三三位有有效數數字)(3)根據下下表，，請在在圖5－5－6中的方方格紙紙上作作出ΔE－W圖線．．數據記記錄表表圖5－5－6【解析】(1)①在實實驗過過程中中拉力力對小小車和和傳感感器做做功使使小車車和傳傳感器器的動動能增增加，