7.6探究功与速度变化的关系

2012学年第二学期每课导学要点
课题：探究功和速度变化的关系
主备人：陈文龙
【教学目标】
一．知识与技能
1．巩固用打点计时器和纸带测量物体运动速度的技能。

2．为增强实验的可靠性对实验器材和方法实施控制的技能。

3．用图像法处理数据寻找规律的技能。

二．过程与方法
1．通过参与整个探究过程，体验科学探究的方法。

2．通过解决变力做功问题，体会科学方法的精妙。

3．通过对实验数据的分析处理，体会利用图象法寻找物理规律的过程。

4．学会如何利用数据处理软件处理数据。

三．情感态度与价值观
1．培养学生对待科学实验严谨认真的态度。

2．培养学生在探究及实验过程中合作交流的团队精神。

3．培养实事求是，努力思索的科学探究精神。

【教学重点】
1．领会探究功与速度变化的关系实验思路。

2．本实验中对变力做功的巧妙处理。

3．掌握实验结果的处理方法
【教学难点】
1．橡皮筋做功（变力做功）的巧妙处理
2．实验方案的比较选择
3．实验的注意事项和实验数据的处理
【典型例题】
【例题1】.在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用.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，下面说法中正确的是（）
A.木板只是稍微倾斜一下即可，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.如果小车滑行在木板上能做匀速运动，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
【解析】选B.当重力沿斜面向下的分力等于阻力，在橡皮筋对小车不做功时，小车就会匀速运动.
【例题2】.如图1所示，与小车相连足够长的且穿过打点计时器的一条纸带上的间距明显不均匀，右端间距小，左端间距大，下面的分析和判断正确的是( )
A.若左端与小车相连，可能平衡摩擦力时，木板倾斜度太大
B.若右端与小车相连，可能平衡摩擦力时，木板倾斜度太大
C.若左端与小车相连，可能小车有一定的初速度，实验前忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力
D.若右端与小车相连，可能小车运动前忘记或没有完全平衡摩擦力
【解析】选B、C.若纸带左端与小车相连，从纸带间距可以判断小车做减速运动，小车有一定初速度，减速原因可能是忘记或没有完全平衡摩擦力，C对，A错.若纸带右端与小车相连，小车一直做加速运动，说明可能平衡摩擦力时，倾角太大，B对D错.
2012学年第二学期高一年级物理学科一课一练
7.6探究功和速度变化的关系 命题：高一物理备课组
班级 姓名 学号 成绩
1、关于探究功与物体速度变化的关系的实验中，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
2、某同学想利用自由落体运动研究“功与物体速度关系”，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瞬时速度
3、在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，某同学在一次实验中得到一条如图5－5－11所示的纸带，这条纸带上的点两端较密，中间稀疏，出现这种情况的原因可能是( )
A. 电源的频率不稳定
B. 木板倾斜的程度太大
C. 没有使木板倾斜或倾斜角太小
D. 小车受到的阻力较大
4、在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，某同学是用下面的方法和器材进行实验的：放在长木板上的小车，由静止开始在几条完全相同的橡皮筋的作用下沿木板运动，小车拉动固定在它上面的纸带，纸带穿过打点计时器．关于这一实验，下列说法中正确的是( )
A. 长木板要适当倾斜，以平衡小车运动中受到的阻力
B. 重复实验时，虽然用到橡皮筋的条数不同，但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同
C. 利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最密集的部分进行计算
D. 利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算
5、在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，若画出W －v 的图象，应为图中的哪个图( )
6、探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图2所示，实验主要过程如下：
（1）设法让橡皮筋对小车做的功分别为W 、2W 、3W 、……；
（2）分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度
1v 、2v 、3v 、……；
（3）作出W v -草图；
（4）分析W v -图像。

如果W v -图像是一条直线，表明W ∝v ；如果不是
直线，可考虑是否存在2W v ∝、3W v ∝、W ∝
以下关于该试验的说法中有一项不正确．．．
，它是___________。

A. 本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W 、2W 、3W 、……。

所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。

当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W ，用2条、3条、……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W 、3W 、……。

B. 小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜。

C. 某同学在一次实验中，得到一条记录纸带。

纸带上打出的点，两端密、中间疏。

出现这种情况的原 因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小。

D. 根据记录纸带上打出的点求小车获得速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。

7、科学规律的发现离不开科学探究，而科学探究可以分为理论探究和实验探究.下面我们追寻科学家的研究足迹用实验方法探究恒力做功和物体动能变化间的关系.
某实验小组采用图所示的装置“探究功与物体速度变化的关系”，图中小
车中可放置砝码．实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面．打
点计时器工作频率为50 Hz.
(1)实验的部分步骤如下：
①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，
用细线连接小车和钩码；
②将小车停在打点计时器附近，________，________，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点：________；
③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作．
(2)是钩码质量为0.03 kg ，砝码质量为0.02 kg 时得到的一条纸带，在纸
带上选择起始点O 及A 、B 、C 、D 和E 五个计数点，可获得各计数点到
O 的距离x 及对应时刻小车的瞬时速度v ，请将C 点的测量结果填在表
1中的相应位置．
(3)在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，________
做正功，________做负功．
(4)实验小组根据实验数据绘出了图5－5－8中的图线(其中Δv 2＝v 2－
v 02)，根据图线可获得的结论是 ．
要验证“功与物体速度变化的关系”，还需测量的物理量是摩擦力和
________
(5)某同学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：
①____________________________________________；
②____________________________________________.
8、 一个同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系，进行了如下实验：在离地面高度为h 的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m 的一个小钢球接触。

当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图所示。

让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小钢球在空中飞行后落在水平地面上，水平距离为s 。

（1）小刚球离开桌面时的速度大小为v =________，弹簧的弹性势能E p 与小钢球质量m 、桌面离地面高度h 、小钢球飞行的水平距离s 等物理量之间的关系式为E p =____________。

（2）弹簧的压缩量x 与对应的钢球在空中飞行的水平距离s 的实验数据如下表所示：
由实验数据，可确定弹性势能E p 与弹簧的压缩量x 的关系为（ ）（式中k 为比例系数）
（A ）E p =kx （B ）E p =k x （C ）E p =kx 2 （D ）E p =k 1x
7.6
探究功和速度变化的关系参考答案
测量点v 0.35_______x /cm /(m·s －1)O 0.00A 1.510.40B 3.200.45C ________D 7.150.54E 9.410.60
1. D
2. C、D.
3.C D
4.ABD
5、B
6、D
7、【答案】(1)②接通打点计时器电源释放小车关闭打点计时器电源
(2)5.05～5.100.48～0.50(答案在此范围都对)
(3)重力(钩码的重力)摩擦力(阻力)
(4)Δv2∝x(速度平方的变化与位移成正比)小车的质量
(5)平衡摩擦力；钩码质量远小于小车质量
8、（1）v=s g
2h E P=
mgs2
4h（2）（C）。