7.6探究功与物体速度变化的关系

速度的函数关系。 5、数据处理： （1）记录实验数据（参考表格） 橡皮筋条数 对小车做功 W 小车速度 V 速度的平方 V2 （2）根据数据描点画图，得出功与速度变化的关系
【重点难点】
1.、体会从寻找 W-v 的关系转向寻找 W-v2 关系所蕴含的思想和方法. 2、根据所学知识设计实验方案，并对不同的实验方案作出评价和选择.
4 实验步骤：
A.先将轨道置于水平桌面上，将打点计时器固定在轨道上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端 穿过打点计时器。将轨道安装有打点计时器的一端适当 做 运动为止。 B.拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，先 筋做的功为 W。 C. 用 2 条、 3 条、 4 条、 5 条橡皮筋分别代替 1 条橡皮筋重做实验，保证每次释放小车的位 置 是 ，即橡皮筋每次拉伸长度都 、 ……，记录数据。 的点， 并分别测出小车的 一致，以保证第 2 次、第 3 次 …… 橡皮筋的功 ，再 ，记录本次橡皮 ，直至轻推小车后使小车恰能在导轨上
【自主学习】
1 实验目的：研究外力对物体________与物体_________关系. 2 实验器材：平板、小车、 、钉子、______、纸带. 3 实验原理： a.本节实验并不需要测量橡皮筋做的功到底是多少焦耳， 只是测出以后各次实验橡皮筋做的功是第一 次实验时的 ，这样做可以大大简化操作. b.橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由 和___________来测量，当然也可采用其他方 法.打出的纸带上的点分布有________特点. c.小车在运动过程中要受到摩擦阻力， 类似于前面研究物体的加速度与力和质量的关系的实验， 可以 使木板_________来平衡小车受到的摩擦阻力.
v vB ≈2， C 2 ≈3，即 vB2≈2vA2，vC2≈3vA2；由以上数据可 2 vA vA
以判定 W∝v2 是正确的，也可以根据 W-v2 的曲线来判断（见图 7-6-4） 思维总结：因该实验中只考虑重力所做的功，因此尽可能减小 各种阻力，如纸带与限位孔之间的摩擦力、空气阻力等可增大重物 的重量.使物重远大于空气阻力以忽略空气阻力所做的功. 【课后作业】 1．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 )
3．某同学想利用自由落体运动“探究功与速度变化的关系” ，实验中，下列四组物理量中需要直接或 间接测量的量有( ) A．重锤的质量 B．重力加速度 C．重锤下落的高度 D．与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度 4．如上图所示，小车的运动情况可描述为：A、B 之间为______运动，C、D 之间为________运动．在 探究功与速度关系的实验中应用________段测速度． 5.某同学利用如图所示装置探究功与速度变化关系， 已知重锤质量为 m， 当地重力加速度为 g.如图所示， 打点时间间隔为 T，该同学让重锤拖着纸带由静止下落，得到一条纸带如图，其中 O 点为初始位置， A、B、C、D、E 各点到 O 点的距离分别为 h1，h2，h3，h4，h5.
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【典型例题】
应用点一：通过打点计时器测速度 例 1：如图 7-6-1 为探究功与物体速度变化关系过 程得出的一条纸带. （1）应选哪些点距进行测量？ （2）怎样根据测得数据确定小车的速度？
2．在教材实验中，小车会受到阻力，可以使木板稍微倾斜作为补偿，则下面操作正确的是( A．放开小车，能够自由下滑即可 B．放开小车，能够匀速下滑即可 C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可 D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可
则：(1)从开始到 C 点，重力对重物做功为______． (2)物体在打 C 点时速度为______．
会宁一中高一物理学科课堂导学物理备课组
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探究功与速度变化的关系 【学习目标】
1.知道探究活动须测定功与速度这两个物理量. 2.领会教科书中所给的实验方案. 3.知道实验方案中改变弹力做功大小与橡皮筋的条数成正比的方法. 4.体会以一根橡皮筋所做的功为单位来简化问题的思想方法. 5.知道实验方案中平衡摩擦力的方法. 6.知道当小车做匀速运动时进行速度测量更合理. 7.知道力对物体做功与物体速度变化的关系.
)
思维总结： （1）橡皮筋做功过程结束时对应小车速度最大的状态. （2）小车速度最大的点附近打点间距最大. （3）某点附近很短时间内的平均速度近似等于该点的瞬时速度. （4）在打点纸带上，被测量的时间间隔是一个打点间隔. 应用点二：探究思路的迁移 例 2:某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中，设计了如图所示的实 验.将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器或打点计时器 .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小点.得到的纸带如图 7-6-3 所示，O 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 OA=AB=BC，并 根据纸带算出了 A、B、C 三点的速度分别为 vA=0.12 m/s，vB=0.17 m/s，vC=0.21 m/s. 根据以上数据你能否大致判断 W∝v2？ 解析： 设由 O 到 A 的过程中，重力对重物所做的功为 W，那么由 O 到 B 的过程中，重力对重物 所做的功为 2W，由 O 到 C 的过程中，重力对重物所做的功为 3W. 由计算可知，vA2=1.44×10-2 m2/s2，vB2=2.89×10-2 m2/s2，vC2=4.41×10-2 m2/s2，
D.在上述实验中打出的 5 条纸带中， 分别找出小车开始近似做 速度为 v1 、v2 、v3 、v4 、v5 ，记录数据。
F.以功为纵轴（第一次橡皮筋做的功 W 为纵轴的单位长度） ，以速度为横轴，建立坐标系，用描点 法作出 W-v 图像，看是否是直线。若不是，再做 、 、 ……图像，最终确定功与
2.橡皮筋的选取 本实验采用橡皮筋对小车做功，用一条橡皮筋时做功为 W，用两条橡皮筋时做功为 2W，依次类 推， 这样我们可以用 W 的倍数来表示功， 这种方法巧妙地避开了计算变力弹力所做的功.尽管在实验中， 我们尽量使各橡皮筋的原长和伸长量相同，以保证各橡皮筋对小车所做的功相同，但是，若准备的橡 皮筋规格不相同，同样会给实验带来很大的误差，所以选择橡皮筋时应注意几点： （1）所选用的橡皮筋劲度系数不宜过大，以免条数较多时弹力过大，打出的纸带点数过少，不宜 求小车的速度. （2）橡皮筋的材料要相同. （3）橡皮筋的粗细要均匀. 3.平衡摩擦力 为了克服摩擦力，可以把木板一端垫高，使小车重力沿板斜向下的分力与摩擦力平衡.检查是否平 衡时，可以把小车放到木板上，轻推一下小车，观察小车是否做匀速运动. 4.利用纸带求小车的速度 打点计时器打出的纸带上的点的分布并不均匀，点之间的距离呈现开始较小，而后逐渐增大，最 后基本相同的特点.我们求速度时， 应选用分布均匀的那些点进行计算， 说明这时小车已经匀速运动了.
6 实验结论：
。
【问题探究】
我们在选取橡皮筋时应该注意什么？我们怎样来选择纸带上的点来确定小车的速度？你能不能说 出本实验中平衡摩擦力的原理？ 1.本探究实验中的重要方法及技巧 （1）研究两个物理量的比例关系是探究两个量数量关系的重要方法，研究比例关系可以为实验测 量提供很大的方便和可能.例如，一根橡皮条对小车做的功是很难确定的，如果改用两根橡皮条在完全 相同的情况下做的功的具体数值仍是很难确定的.但是，若以一根橡皮条对小车做的功为功的单位 W， 两根橡皮条做的功无疑是 2W，这是何等巧妙！ （2） 将问题转化为简化实验过程： 探究的任务是外力对物体做的总功与速度变化的关系.本实验总 是让小车从静止开始运动，使测定两个速度（初速度和末速度）的问题转化为测定一个末态速度的问 题，非常有利于操作和数据处理发现规律（也有不足之处）. （3）设法减小实验误差：实验误差的大小直接关系着探究工作是否成功，是否能正确地建立变量 之间的关系，揭示事物的本质.本实验注重了两个方面：①平衡小车在木板上运动的摩擦力保证小车脱 离橡皮条后做匀速运动；②在纸带上选取点迹清楚、间距均匀的部分计算小车的速度. （4）利用物理图象，适当地进行坐标交换，探索物理量之间的关系.