1、第七章機(jī)械能守恒定律6實(shí)驗(yàn):探究功與速度變化的關(guān)系學(xué)習(xí)目標(biāo)1.明確實(shí)驗(yàn)原理,通過實(shí)驗(yàn)探究W與v的關(guān)系;2.通過實(shí)驗(yàn)掌握平衡摩擦力的方法;3.學(xué)習(xí)利用物理圖象探究功與物體速度變化的關(guān)系.自主探究1.對物體做功需要具備什么條件?2.根據(jù)初中所學(xué)請回憶,物體由于運(yùn)動而具有的能叫什么能?它與哪些因素有關(guān)?3.在前幾節(jié)通過對做功的探究,得到了重力勢能和彈性勢能的表達(dá)式,能否利用同樣的思路和方法得到動能的表達(dá)式?合作探究一、研究分析,提出預(yù)案要通過實(shí)驗(yàn)探究“外力做功和速度變化的關(guān)系”,你能提出什么預(yù)案?(可參考實(shí)驗(yàn)“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度”、“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動”等實(shí)驗(yàn)方案)二、合作探究,分組實(shí)驗(yàn)(

2、本課實(shí)驗(yàn)借鑒教材第70頁參考案例二)1.實(shí)驗(yàn)儀器:2.思考與討論:(1)探究中,我們能否測出橡皮筋做功的具體數(shù)值?若不能,可采取什么措施?(2)為了達(dá)到各次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功成倍增加,即實(shí)現(xiàn)倍增,對每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋的伸長量有什么要求?你想出了什么辦法?(3)小車在木板上運(yùn)動時(shí)會受到阻力,可以采用什么方法進(jìn)行補(bǔ)償?(4)紙帶上的點(diǎn)距并不都是均勻的,應(yīng)該采用哪些點(diǎn)距來計(jì)算小車的速度?為什么?(5)小車獲得的速度怎樣計(jì)算?(6)實(shí)驗(yàn)完畢后,用什么方法分析橡皮筋對小車做的功與小車速度的關(guān)系?3.擬定步驟,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)A.先將軌道置于水平桌面上,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在軌道上,讓紙帶的一端夾在小車后端,另一端穿過

3、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.將軌道安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)調(diào)高,直至輕推小車后使小車恰能在板上做勻速直線運(yùn)動為止.B.將橡皮筋固定在小車前端.拉長橡皮筋使小車位于靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,接通計(jì)時(shí)器電源,釋放小車.C.用2條、3條、4條、5條橡皮筋分別代替1條橡皮筋重做實(shí)驗(yàn),保證每次釋放小車的位置相同,即橡皮筋被拉長的長度相同.D.在上述實(shí)驗(yàn)中打出的5條紙帶中,分別找出小車開始近似做勻速運(yùn)動的點(diǎn),并分別測出勻速運(yùn)動時(shí)的速度v1、v2、v3、v4、v5.E.以功為縱軸(第一次橡皮筋做的功為縱軸的單位長度),以速度為橫軸,建立坐標(biāo)系,用描點(diǎn)法作出Wv圖象,看是否是直線.若不是,再作Wv2、Wv3圖象,最終確定功與速度的

4、函數(shù)關(guān)系.三、處理數(shù)據(jù),得出規(guī)律1.自主設(shè)計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格:W/Jx/mv/(ms-1)v2/(m2s-2)123456探究實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析:為了清晰地顯示出功與速度變化的關(guān)系,數(shù)據(jù)分析時(shí)可以采用圖象分析法.如果作出是一條直線,表明橡皮筋做的功與小車獲得的速度的關(guān)系是正比例關(guān)系,即Wv如果不是直線,就可能是Wv2、Wv3,甚至W.因此記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)可以設(shè)計(jì)一個(gè)如(1)中的表格.2.根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)畫圖,找出功與速度關(guān)系3.結(jié)論:課堂檢測1.關(guān)于探究功與速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,下列敘述正確的是()A.每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值B.每次實(shí)驗(yàn)中,橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致C.放

5、小車的長木板應(yīng)該盡量使其水平D.先接通電源,再讓小車在橡皮筋的作用下彈出2.在做“探究功與速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí),下列說法正確的是()A.通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值B.通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值C.通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度D.通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度3.在本節(jié)實(shí)驗(yàn)中,小車會受到阻力,但可使木板傾斜作為補(bǔ)償.則下列操作正確的是()A.放開小車,能夠自由下滑即可B.放開小車,能夠勻速下滑即可C.放開拖著紙帶的小車,能夠自由下滑即可D.放開拖著紙帶的小車,能夠勻速下滑即可4.在“探究力對物體做功與速度變化的關(guān)

6、系”的實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋的拉伸長度都保持不變,這樣每次()A.做的功一樣B.每條橡皮筋產(chǎn)生的彈性勢能相同C.產(chǎn)生的動能相同D.產(chǎn)生的重力勢能相同5.對于橡皮筋做的功來說,直接測量是有困難的.我們可以巧妙地避開這個(gè)難題而不影響問題的解決,只需要測出每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對小車做的功是第一次實(shí)驗(yàn)的多少倍,具體做法是()A.用同樣的力對小車做功,讓小車通過的距離依次為x、2x、3x,力對小車做的功就是W、2W、3WB.讓小車通過相同的距離,第1次力為F、第2次力為2F、第3次力為3F,力對小車做的功就是W、2W、3WC.選用同樣的橡皮筋,在實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸的長度保持一致,當(dāng)用1條、2條、3條同樣的橡皮筋

7、進(jìn)行第1次、第2次、第3次實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋對小車做的功就是W、2W、3WD.利用彈簧測力計(jì)測量對小車的拉力F,利用刻度尺測量小車在力F作用下移動的距離x,便可以求出每次實(shí)驗(yàn)中力對小車做的功,可控制為W、2W、3W6.在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,得到的紙帶如圖所示,小車的運(yùn)動情況可描述為A、B之間為運(yùn)動,C、D之間為運(yùn)動,應(yīng)選來計(jì)算小車的速度v.7.在做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí),小車的質(zhì)量為m,使用橡皮筋6根,每次增加1根,實(shí)驗(yàn)中W、v、v2的數(shù)據(jù)已填在表格中.W/條v/(m)v2/(m2)00010.800.6421.101.2131.281.6441.532.3451.76

8、3.1061.893.57(1)試在圖甲、乙中作出圖象.(2)從圖象可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是.參考答案自主探究1.有力并且在力的方向上有位移2.動能物體的質(zhì)量和速度3.略合作探究一、研究分析,提出預(yù)案預(yù)案:用鐵架臺和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動來探究恒力做的功和速度變化的關(guān)系;利用橡皮筋彈射法研究變力做的功與速度變化的關(guān)系.二、合作探究,分組實(shí)驗(yàn)1.橡皮筋、小車、木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、鐵釘?shù)?2.(1)不能,采用倍增法來研究.(2)用相同的2條、3條、4條、5條橡皮筋分別代替1條橡皮筋重做實(shí)驗(yàn),保證每次釋放小車的位置相同,即橡皮筋被拉長的長度相同.(3)可以將軌道安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)調(diào)高,直至輕推小車后使小車恰能在板上做勻速直線運(yùn)動為止.(4)紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選點(diǎn)距均勻部分來研究,此時(shí)小車勻速運(yùn)動,橡皮筋已經(jīng)不再做功.(5)利用紙帶中分布均勻的點(diǎn)來求速度.(6)用描點(diǎn)法作出Wv圖象,看是否是直線.若不是,再作Wv2、Wv3圖象,最終確定功與速度的函數(shù)關(guān)系.三、處理數(shù)據(jù),得出規(guī)律1.功與小車獲得的速度2.略3.功和物體的速度的二次方成正比課堂檢測1.D2.AC3.D4.B5.C