高中物理人教版 (新课标)必修26.实验：探究功与速度变化的关系课文配套ppt课件

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修26.实验：探究功与速度变化的关系课文配套ppt课件，共37页。
在初中我们已经学习了动能的概念，知道物体的动能与物体的速度密切相关，而物体速度的变化又与力对它做功有关．人对保龄球做功保龄球的速度变大，当其对外做功时，速度减小．功与速度变化有什么定量关系呢？
1．在探究功与物体速度变化的实验中需要的器材有__________________________________等．2．当用2条、3条……同样的橡皮筋进行第2次、第3次……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸长度都______________一致，以保证第2次、第3次……橡皮筋的功是________……
3．根据实验数据作个W－v草图，大致判断两个量可能是什么关系．如果认为很可能是W∝v2，就作出W－v2曲线，如果这条曲线是________，就可以证明你的判断是正确的．答案:1.木板、橡皮筋，打点计时器及电源，纸带2．保持和第一次；2W、3W3．一条直线
(1)在如图所示的装置中，释放小车，拉伸的橡皮筋对小车做功，使小车获得速度．第一次实验设橡皮筋对小车所做的功为W，后面的实验中都保持橡皮筋的拉伸长度与第一次一致．橡皮筋的条数分别为原来的2倍、3倍、…，橡皮筋对小车所做的功分别为2W、3W，…
(2)由纸带和打点计时器分别测出小车获得的速度v1、v2、v3……(3)以橡皮筋对小车做的功为纵坐标(以第一次实验时的功W为单位)，小车获得的速度为横坐标，作出W－v曲线．
(1)小车运动中受到阻力，小车的速度在运动中是变化的．使木板倾斜，让小车不受橡皮条的拉力时匀速下滑，也就是平衡掉摩擦力．(2)橡皮条做功完毕后，小车匀速运动，则打在纸带上的点应是均匀分布的，利用纸带点间距和打点计时器记录的时间求出速度．
在本实验中，小车在运动中会受阻力作用．这样，在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是，使木板略微倾斜，对于木板的倾斜程度，下面说法正确的是(　　)
A．木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格的要求B．木板的倾斜角度在理论上应满足下面条件：即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力C．如果小车在滑行的木板上不受拉力的情况下能做匀速运动，则木板的倾斜程度是符合要求的D．其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的答案：BC
解析：实验中探究的是橡皮筋对小车做功与小车速度变化间的关系，但是由于实验过程中存在摩擦力做功，必然会导致误差增大，为了消除这个因素的影响，采用了平衡摩擦力的方法．这样就要求重力的下滑分力与摩擦力等大反向，而不是随意的倾角．是否达到这一要求的依据就是看一看小车在不受拉力的情况下是否能匀速运动.
先对测量数据进行估计，或者作出W－v草图，大致判断两个量可能有什么关系．如果认为有可能是W∝v2，就对每一个速度值算出它的二次方，然后以W为纵坐标，v2为横坐标作图(不是以v为横坐标)．如果这样作出的图象是一条直线，说明两者关系真的是W∝v2……
(1)误差来源：一是由于忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力对实验的影响，二是橡皮筋长度、粗细不一，使得拉力及拉力的功与条数不成正比带来误差，三是纸带上所打点的间距测量也会带来误差．四是描点不准带来误差．
(2)减小误差的办法①实验前要先平衡摩擦力．②尽量选用同一规格的橡皮筋．③选用间距均匀的几个间隔，测量其总长度，求得平均速度．④描点时既要观察各点的位置关系，又要考虑应有的函数关系，若拉力大，小车速度大，点数少，可能使W与v成线性关系，控制小车速度，加大纵坐标单位长度，可减小误差．
关于探究功与物体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．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
解析：本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了，A错；每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证以后各次实验时，橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，B错；小车运动中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，C错；实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D正确．答案：D
点评：做实验前，要先了解探究的内容、思路、方法，才能对实验中存在的问题进行正确处理．
下面是本实验的步骤，其合理顺序是________．①将小车拉至图中C处，使AB和BC间距离大致相等，接通打点计时器电源，放开小车，小车带动纸带运动，打下一系列的小点，由纸带分析求出小车通过B位置时的速度v，设第1次橡皮筋对小车做的功为W.②作出W－v、W－v2的图象，分析图象的特点，得出结论．
③如图所示，先固定打点计时器，在长木板的两侧A处钉两个小钉，小车放在B处挂上一根橡皮筋(即图示情况)，使橡皮筋处于自由长度．④用2条、3条…同样的橡皮筋进行第2次、第3次…实验，每次实验保持橡皮筋拉伸的长度不变，用同样的方法测出v2、v3…记下2W、3W…记入表格．
某同学在探究功与物体速度变化的关系时得到了W与v的一组数据，请你对这些数据进行处理，并确定W与v之间的关系.
解析：以W为纵坐标，v为横坐标，作出W－v曲线．以W为纵坐标，v2为横坐标，作出W－v2曲线．由图象可看出：W∝v2.点评：用图象法分析两物理量之间的关系，很直观，也很清晰．
在探究功与物体速度变化的关系实验中，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行．现在，我们用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次、……实验．实验中，如果橡皮筋拉伸的长度都保持一致，那么每次橡皮筋对小车做的功可记作W、2W、3W……对每次打出的纸带进行处理，求出小车的速度v，记录见表格．请你猜一猜：小车速度v与橡皮筋所做的功有什么定量关系？并试着作出功与v2的关系图象.
答案：由数据可看出v∝或v2∝W.由此可猜想小车速度v与橡皮筋所做的功存在W∝v2的定量关系；做出功W－v2的关系图象如图所示.
一个人骑自行车在平直的路面上运动，当人停止蹬车后，车继续向前运动(如下图所示)，运动过程中受到的阻力可以认为是大小不变的．试根据人骑自行车这一运动过程，研究外力对物体做的功和物体运动速度的关系．要求写出探究思路、所需器材、测量数据，探究结果．
解析：(1)使自行车获得某一速度后，停止蹬车，让自行车沿着平直路面前进．用秒表测出自行车从停止蹬车到停止运动所用的时间t，用皮尺测出自行车停止蹬车后运动的距离s.(2)设自行车无动力后受到的阻力是Fμ，则这一过程阻力所做的功Wμ＝Fμs，自行车的初速度v0＝2＝2s/t.(3)重复实验步骤(1)可以得到多组t和s的值．(4)通过作W－v图象或者计算的方法可以获得W－v的关系．(5)由图象或者计算方法可得W∝v2
点评：这是一个探究性实验题，应掌握探究的基本过程．
(江西金溪一中08～09学年高一下学期月考)规律的发现离不开科学探究，下面我们追寻科学家的研究足迹来探究恒力做功和物体动能变化间的关系．①某同学的实验方案如图所示，他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中还应该采取的两项措施是：
a．________________________________________________________________________；b．________________________________________________________________________；
②如图所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是计数点，相邻计数点间的间隔为T，距离如图．则打C点时小车的速度为________；要验证合外力的功与动能变化间的关系，除位移、速度外，还要测出的物理量有_________________________．