【最新】人教版高中物理必修二7.6实验：探究功与速度变化的关系课件共26张PPT(共26张PPT)

计算出每次实验后小车的速度，最后分析每次做的功与速度的 关系，总结出功与速度的关系。 三、实验器材 木板、小车、橡皮筋(若干)、铁钉、打点计时器(或电火花计时 器)、电源、纸带、刻度尺等。
四、实验过程 1.实验步骤 (1)按图安装好实验仪器。
(2)平衡摩擦力：将安装有打
点计时器的长木板一端垫起， 纸带穿过打点计时器，不挂 橡皮筋，接通电源，轻推小 车，使打点计时器在纸带上 打出间隔均匀的点。
x 。 的位移x,则速度 v n 1 T
3.在改变橡皮筋的条数后，为什么要把小车拉到相同的位置释
放？不这样做会出现什么现象？ 提示：每次必须拉至相同位臵，目的是保证每次实验每条橡皮 筋的弹性势能相同，这样橡皮筋总的弹性势能与条数成正比， 使得做的功与橡皮筋的条数成正比，随着橡皮筋条数的增多，
速度均可用第一次速度的倍数来表示。
【知识点拨】
1.实验的注意事项 (1)平衡摩擦力 实验中的小车不可避免地要受到摩擦力的作用，我们研究的是 橡皮筋做的功与小车速度的关系，应设法排除摩擦力的影响， 因此可采用将木板一端垫高的方法来做实验，将木板一端垫高， 使重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡，就能消除摩擦力的 影响。
(2)平衡摩擦力后，小车开始做加速度越来越小的加速运动，橡 皮筋恢复到原长后做匀速运动，故点迹开始密，然后越来越疏， 之后间距相等。
2.纸带上的点距并不都是均匀的，应该选用哪些点距来确定小
车的速度？为什么？
提示：平衡摩擦力后，纸带上的点距并不都是均匀的，小车一 开始做加速运动，纸带上的点距并不均匀；橡皮筋恢复原长 后，小车做匀速运动，纸带上的点距均匀。我们要选择点距相 等的点来确定小车的速度，具体做法：测出点距相等的 n个点间
6 实验：探究功与速度变化的关系
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.体会探究过程所用的方法。
二、实验原理 让橡皮筋拉动小车运动一段位移，对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„通过对打点计时器所打纸带的测量，
系，选择适当坐标轴标度是减小误差的关键。
【规律方法】 1.倍增法 虽为变力做功，但橡皮筋做的功，随着橡皮筋数目的成倍增加 功也成倍增加。这种方法的构思极为巧妙。历史上，库仑应用
类似的方法发现了著名的库仑定律。当然，恒力做功时，倍增
法同样适用。 2.使橡皮筋的功成倍增加的方法 以第一次实验时小车前(或后)端的位臵为基准，垂直运动方向 在木板上作出一条水平线。以后改变橡皮筋的条数时，小车前 (或后)端仍以此位臵为基准(均从静止)运动即可。
(2)纸带的选择 应选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度，因为这一段是 橡皮筋对小车做功完毕后的情况。
(3)不需要求出功的数值
本实验是利用橡皮筋伸长量的多少来表示拉力做功的大小的， 故不需要求出做功的数值。(每条橡皮筋做的功大小相等) (4)用图象处理数据 我们无法直接由一些数据得出规律性的结论，故需借助于图象 分析，而最容易想到的是W与v的关系，但根据得到的图象无法 下结论，故再作W-v2 图象，进而得出结论。
2.实验的误差分析
(1)误差来源：
①没有完全平衡摩擦力对实验的影响。 ②橡皮筋长度、粗细不一，使带上所打点的间距测量也会带来误差。 ④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臵关系，又要考虑可能有的函数关
2.数据处理
(1)速度数值的获得：实验获得的是如图所示的纸带，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,则小车速度的表达式为
v x , 其中T是打点计时器的振动周期。即选择相邻距离基本 2T
相等的若干点来计算小车匀速运动时的速度。
(2)计算与W、2W、3W„对应的v、v2、v3、 v „等数值，填入 下面表格。 W W 2W 3W 4W 5W
vn
v
v2
v3
v
(3)逐一与W的每组数值对照，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 间关系的图象，找出哪一组的 图象是直线，从而确定功与速度的正确关系。
(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。
(4)换用2条、3条、4条„同样的橡皮筋重复实验,并使橡皮筋拉
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,尝试作出W-v,W-v2等图象,探究W、v的关系。
实验的注意事项 【典例1】关于“探究功与速度变化的关系”的实验， 下列叙 述正确的是( )
做功分别为W、2W、3W…若不严格拉至同一位臵，就不满足上述
情况，会造成误差加大。
4.试分析：是否一定需要测出每次加速后小车的速度的数值？
可以怎样做？
提示：不一定。设小车每一次获得的速度为：
v1 vn x1 x x x ，v2 2 ， vn n ，若令v1 v，则v2 2 v n 2 v， T T T x1 x n v n n v，即小车在第二次实验以后的每次实验中获得的 x1
1.该实验中若不平衡摩擦力，纸带上的点会是什么样的？平衡 摩擦力后，纸带上的点又会是什么样的？
提示：(1)若不平衡摩擦力，小车在开始时受橡皮筋的拉力和
摩擦力作用，拉力逐渐变小，摩擦力不变，在两个力相等前做 加速度越来越小的加速运动，两个力相等时速度达到最大，之 后两力的合力方向与速度方向相反，做加速度越来越大的减速 运动，当橡皮筋恢复原长后仅受摩擦力，做匀减速直线运动， 故纸带上的点两头密、中间疏，几乎找不到间距相等的点。