2016新课标创新人教物理必修2 第七章 第6节 实验：探究功与速度变化的关系
新人教版必修2高中物理第7章6实验：探究功与速度变化的关系教案
6.实验：探究功与速度变化的关系[学习目标] 1.通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系． 2.学习利用图象法探究功与速度变化的关系．一、实验原理让橡皮筋拉动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计算出每次实验结束时小车的速度，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．二、实验器材木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器、低压交流电源、纸带、刻度尺等．三、实验步骤1．按如图所示安装好实验仪器．2．平衡摩擦力：将安装有打点计时器的长木板的一端垫起，纸带穿过打点计时器并接在小车后面，不挂橡皮筋，接通电源，轻推小车，直至打点计时器在纸带上打出间隔均匀的点．3．第一次先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带记录小车的运动情况．4．换用2条、3条、4条…同样的橡皮筋做实验，并使橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，用打点计时器和纸带记录小车的运动情况．四、数据处理1．求小车的最终速度：如图所示，测出纸带上点迹均匀的两点如A1、A3间的距离x，则小车的速度为v＝x2T.2．计算小车做的功分别为W、2W、3W…时对应的v、v2、v3、v…的数值，填入表格．3W 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．五、误差分析1．误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋拉力做的功与橡皮筋的条数不成正比．2．误差的另一主要来源是摩擦力平衡得不合适．3．利用纸带确定物体的速度时，点间距测量不准也会带来误差．4．作图描点不准带来误差．六、注意事项1．平衡摩擦力的方法：将木板一端垫高，轻推小车让其拖动纸带运动，根据打点计时器打在纸带上的点迹是否均匀来判断是否平衡了摩擦力．2．测小车速度时，纸带上的点迹应选均匀部分，也就是选小车做匀速运动时打的点迹．3．每次释放小车时，都要确保让它从同一位置由静止开始运动．4．所选橡皮筋的规格应一样，力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值．【例1】用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系，实验时，先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮筋弹力的作用下被弹出，沿木板滑行．小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带，记录其运动情况，观察发现纸带前面部分点迹疏密不均，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：(1)除了图中已给出的实验器材外，还需要的器材有________(选填“秒表”“天平”或“刻度尺”)．(2)适当垫高木板是为了_____________________．(3)通过纸带求小车速度时，应使用纸带的________(选填“全部”“前面部分”或“后面部分”)．(4)若实验做了n次，所用橡皮筋分别为1根、2根…n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2…v n，用W表示橡皮筋对小车所做的功，作出的Wv2图象是一条过坐标原点的直线，这说明W与v的关系是________．[解析](1)实验需要测出纸带上计数点间的距离，需要用到刻度尺．(2)将木板一端适当垫高，在没有橡皮筋的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是橡皮筋的拉力．(3)橡皮筋拉力对小车所做的功全部完成后，打出来的点才能反映小车的速度，所以应使用纸带的后面部分．(4)Wv2图线是一条过坐标原点的直线，根据数学知识可确定W与速度v的平方成正比，即W＝kv2.[答案](1)刻度尺(2)平衡摩擦力(3)后面部分(4)W＝kv2【例2】用如图所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时：(1)下列说法正确的是________(填字母代号)．A．为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B．每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样C．可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D．可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值E．实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源F．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度G．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度(2)若在实验中，我们用1条、2条、3条…同样的橡皮筋进行1次、2次、3次…实验．实验中，如果橡皮筋拉伸的长度都相等，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，求出小车每次最后匀速运动时的速度v，记录数据见下表：(3)根据(2)题中的图象可以得出的结论是________．[解析](1)小车在水平面上运动时，由于受到摩擦阻力导致小车速度在变化．所以适当倾斜以平衡摩擦力，小车所能获得动能完全来源于橡皮筋做的功，故A正确；实验中每根橡皮筋做功均是一样的，所以所用橡皮筋必须相同，且伸长的长度也相同，故B正确；每次实验时橡皮筋伸长的长度都要一致，则一根做功记为W，两根则为2W，故C正确；实验中是通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值，故D错误；只要使用打点计时器的实验，都是先接通电源后释放纸带，故E错误；由于小车在橡皮筋的作用下运动，橡皮筋对小车做的功与小车能获得的最大速度有关，故F正确，G错误．(2)根据描点法可得，如图所示(3)由Wv2图线可知，图象为过原点的直线，因此W和v2成正比关系．[答案](1)ABCF (2)见解析(3)外力做功与物体速度平方成正比【例3】某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理，气垫导轨对滑块的阻力可忽略不计：(1)将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离x＝________cm；(2)若滑块、挡光条和拉力传感器的总质量为M，挡光条的宽度为d，挡光条通过光电门1和2所用的时间分别为Δt1和Δt2，滑块在两光电门间动能的变化量的表达式为__________________________________________________________________________________________________________.(3)对于该实验装置，你认为以下操作和要求一定要完成的是：________.A．需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量B．通过滑轮拉滑块的细绳在运动过程中必须保持与木板平行C．用天平测出砝码盘和砝码的质量mD．气垫导轨左端应垫高以平衡摩擦力[解析](1)光电门1处刻度尺读数为：20.30 cm，光电门2处刻度尺读数为：70.30 cm，故两光电门中心之间的距离s ＝70.30 cm －20.30 cm ＝50.00 cm ；(2)由于光电门的宽度d 很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．滑块通过光电门1的速度为：v 1＝d Δt 1，滑块通过光电门2的速度为：v 2＝d Δt 2，则动能的变化量为ΔE k ＝12Mv 22－12Mv 21＝12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12.(3)A 、该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，则A 错误；B 、调节滑轮细线与气垫导轨平行，保证拉力水平，则B 正确；C 、由于有拉力传感器直接显示绳子的拉力即为小车的合力，则不需要测量砝码盘和砝码的质量，C 项错误；D 、气垫导轨喷气可以使小车悬浮在导轨上，不受摩擦力，故不需要平衡摩擦力，D 项错误．故选B.[答案] (1)50.00 (2)12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12(3)B1．某同学用如图所示装置做“探究和物体动能变化的关系”的实验时，先使小车不连接橡皮筋，小车在木板上恰能匀速下滑．则在橡皮筋弹力作用下，合外力对小车所做的功________(选填“大于”“小于”或“等于”)橡皮筋所做的功；若第一、三次分别用一条、三条相同的橡皮筋并在一起做实验，且两次橡皮筋的________相同，则第三次实验中合外力对小车所做的功是第一次实验的________倍．[解析] 小车受重力，支持力，摩擦力和橡皮筋的拉力，正确平衡好摩擦力后进行实验，合外力的功就等于橡皮筋拉力所做的功；因为是相同橡皮筋做实验，且两次橡皮筋的伸长量相同，故三条时橡皮筋做的功应是一条时的3倍．[答案] 等于 伸长量 32．在用如图所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时，(1)为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的________(选填“左端”或“右端”)适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持________运动．(2)为了使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸到________．(3)如图所示，在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测量．[解析](1)平衡摩擦力时应将木板固定有打点计时器的一侧适当垫高，使小车带动纸带做匀速直线运动．(2)实验时，每次应将不同数量的橡皮筋拉伸到同一位置．(3)橡皮筋做完功后，小车应做匀速运动，实验中应测小车做匀速运动的速度，在纸带上，要选用点迹间距离相等的计数点进行测量，应选用纸带上的GJ部分进行测量．[答案](1)左端匀速(2)相同位置(3)GJ3．下面探究“功与物体速度变化关系”的实验步骤，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做出Wv、Wv2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．[解析]合理顺序为③、①、④、②.[答案]③①④②4．在做“探究功与物体速度变化的关系”的实验时，小车的质量为m，使用橡皮筋6根，每次增加一根，实验中W、v、v2的数据已填在表格中．甲乙(2)从图象可以得出的实验结论是________．[解析](1)将表中的数据分别描在图甲、乙所示的两个坐标系中，然后在图甲中用平滑曲线连接，在图乙中用倾斜直线连接，并且使尽可能多的点分布在曲线上或对称分布在直线两侧，如图甲和乙所示．甲乙(2)从乙图看出W∝v2.[答案](1)见正确解答图(2)W∝v25．某同学用如图所示的装置探究功与物体速度变化的关系．(1)图中所示的电磁打点计时器，应该配备4～6 V的________(选填“交流”或“直流”)电源．(2)实验中为了平衡小车所受的摩擦力，可将木板的________(选填“左”或“右”)端垫起适当的高度．(3)实验中通过改变橡皮筋的________(选填“长度”或“条数”)改变功的值．(4)操作正确的情况下，以功W为纵坐标，以________(选填“v”“v2”或“v”)为横坐标作出的图线最接近一条倾斜的直线．[解析](1)根据打点计时器的构造和原理可知，电磁打点计时器使用的是4～6 V的交流电源．(2)由图可知，小车在橡皮筋拉力作用下向右运动，为使橡皮筋做功为合外力做功，需要进行平衡摩擦力操作，即需要适当垫高木板的左端．(3)实验时，每次保持橡皮筋的形变量一定，当有n 根相同橡皮筋并系在小车上时，n 根相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的n 倍，这个设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难，故实验中不需要测出一条橡皮筋对小车做功W 的数值，因此只要改变橡皮筋的条数，即可改变做功的数值．(4)根据功能关系可知，作出W 与v 2的关系图象，图象为过原点的一条直线，说明功与v 2成正比．[答案] (1)交流 (2)左 (3)条数 (4)v 26．某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行．打点计时器的工作频率为50 Hz.(1)(多选)实验中木板略微倾斜，这样做是为了________． A ．使释放小车后，小车能匀加速下滑 B ．增大小车下滑的加速度C ．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功D ．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动(2)实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条…，合并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放小车．把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W 1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W 1，…橡皮筋对小车做功后使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出．根据第四次的纸带(如图所示)求得小车获得的速度为________m/s.(3)若根据多次测量数据画出的W v 图象如图所示，根据图线形状，可知W 与v 的关系符合实际的是图________．[解析] (1)实验中木板倾斜是为了平衡摩擦力，使橡皮筋松弛后小车做匀速运动，选项C 、D 正确．(2)v ＝4×10－20.02m/s ＝2 m/s.(3)实验证明W ∝v 2，所以W v 图线应为一条抛物线，C 正确．[答案] (1)CD (2)2 (3)C7．某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中，设计了如图甲所示的实验．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，使重物靠近计时器静止．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．得到的纸带如图乙所示，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v A ＝0.12 m/s ，v B ＝0.17 m/s ，v C ＝0.21 m/s.根据以上数据你能否大致判断W ∝v 2?[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 过程中，重力对重物所做的功为2W .由O 到C 过程中，重力对重物所做的功为3W .由计算可知，v 2A ＝1.44×10－2m 2/s 2，v 2B ＝2.89×10－2m 2/s 2，v 2C ＝4.41×10－2m 2/s 2，v 2B v 2A ≈2，v 2Cv 2A≈3，即v 2B ≈2v 2A ，v 2C ≈3v 2A由以上数据可以判定W ∝v 2是正确的，也可以根据W v 2的图线来判断(如图所示)．[答案] 见解析。
人教版高中物理必修二讲义第七章第6节实验：探究功与速度变化的关系
第6节 实验：探究功与速度变化的关系一、实验目的1．通过实验探究功与速度变化的关系． 2．体会探究的过程和所用的方法． 二、实验方案 方案一 1．实验原理由重物通过滑轮牵引小车，当小车的质量比重物大得多时，可以把重物所受的重力当做小车受到的牵引力．如图所示．改变重物的质量或者改变小车运动的距离，也就改变了牵引力做的功，从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系．2．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的一端垫高，让纸带穿过打点计时器连在小车后端，不挂重物，闭合电源，轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出间隔均匀的点为止．(3)在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线绕过滑轮连接小车和钩码．(4)将小车停在打点计时器附近，先接通电源，再释放小车，关闭打点计时器电源． (5)改变钩码的数量，更换纸带重复(4)的操作． 3．数据处理(1)选取点迹清晰的纸带，选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上0，1，2，3…….(2)测出0到点1、点2、点3……的距离，即为对应的小车的位移x 1、x 2、x 3……，利用公式v n ＝x n ＋1－x n －12T求出点1、点2、点3……对应的瞬时速度v 1、v 2、v 3…….(3)确定此纸带所挂的钩码的重力G ，利用W n ＝Gx n ，分别求出小车的位移为x 1、x 2、x 3……时牵引力所做的功W 1、W 2、W 3…….(4)先对测量数据进行估算，或作W －v 草图，大致判断两个量可能的关系，如果认为是W ∝v 2或其他，然后以W 为纵坐标，v 2(或其他)为横坐标作图，从而判定结论．4．注意事项(1)平衡摩擦力时，不挂重物，轻推小车后，小车能做匀速直线运动．(2)计算牵引力做功时，可以不必算出具体数值，只用位移的数值与符号G的乘积表示即可．方案二1．实验原理使小车在橡皮筋的作用下弹出，如图所示．改变橡皮筋的条数，橡皮筋对小车做的功分别是一条橡皮筋做功时的相应倍数，测出小车被弹出后的速度，能够找到橡皮筋对小车做的功与小车速度的关系．2．实验步骤(1)按图安装仪器．(2)平衡摩擦力．(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，并将测得的数据记入表格．(4)换用2条、3条、4条……同样的橡皮筋做实验，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．3．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间隔均匀的点A1、A3间的距离x，小车此时速度的表达式为v＝x2T，其中T是打点计时器的打点周期．(2)计算小车做的功分别为W、2W、3W……时对应的v、v2、v3、v……的数值，填入表格．(3)逐一与W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．4．注意事项(1)实验时选择粗细、形状、长度、材料完全相同的橡皮筋．(2)每次实验时都让小车从同一位置由静止释放，即保证每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致．(3)实验中不必测出功和速度的具体数值，只要测出以后各次实验时做的功是第一次实验时的多少倍即可．(4)平衡摩擦力时，不要拴橡皮筋，但应连着纸带且接通电源．(5)打出的纸带上的点间距并不都是均匀的，应选取点间距均匀的部分来求小车的速度．对实验操作的考查(2016·九江高一检测)某同学做探究动能定理的实验，如图所示，图中小车在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功为W.当用2条、3条…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度都由打点计时器所打的纸带测出．(1)除了图中已有的器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________电源(填以下提供电源前面的字母，根据图填写，A.4～6 V的交流电源，B.220 V的交流电源，C.4～6 V的直流电源)．(2)实验中小车会受到阻力，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，需要在________(选填“左”或“右”)侧垫高木板．(3)若粗糙的木板水平，小车在橡皮筋的作用下，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置可能是()A．橡皮筋处于原长状态B．橡皮筋仍处于伸长状态C．小车在两个铁钉连线处D．小车已过两个铁钉连线处[解析](1)除了图中已有的器材外，还需要导线、开关、刻度尺和4～6 V的交流电源，故选A.(2)小车在水平木板上运动时，由于受到摩擦阻力导致小车速度在变化，所以适当倾斜以平衡摩擦力．根据题图可知需要在左侧垫高木板.(3)放开小车后，小车做加速运动，当橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小时，小车的速度最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态，B正确．[答案](1)A(2)左(3)B实验数据的处理在做“探究功与物体速度变化的关系”的实验时，小车的质量为m，使用橡皮筋6根，每次增加一根，实验中W、v、v2的数据已填在表格中．(1)(2)从图象中可以得出的实验结论是_________________________________________．[解析](1)将表中的数据分别描在图甲、乙所示的两个坐标系中，然后在图甲中用平滑曲线连接，在图乙中用倾斜直线连接，并且使尽可能多的点分布在曲线上或对称分布在直线两侧，如图甲和乙所示．(2)从乙图看出W ∝v 2.[答案] (1)见解析图 (2)W ∝v 2图象法的优点和作图要求(1)用图象处理数据，比直接寻找W 、v 关系更直观． (2)画图线时应用平滑的曲线连接各点，不能画成折线．(3)画图线时应尽可能使较多的点落在图线上，余下的点应均匀分布在图线的两侧，个别偏离图线太多的点应予以舍去．(2016·淮南一中高一检测)某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中，设计了如图甲所示的实验．将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器．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，得到的纸带如图乙所示．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v A ＝0.12 m/s ，v B ＝0.17 m/s ，v C ＝0.21 m/s.根据以上数据你能否大致判断W ∝v 2?[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，v 2A ＝1.44×10－2 m 2/s 2 v 2B ＝2.89×10－2 m 2/s 2 v 2C ＝4.41×10－2 m 2/s 2v 2B v 2A ≈2，v 2Cv 2A≈3 即v 2B ≈2v 2A ，v 2C ≈3v 2A由以上数据可以判断W∝v2是正确的．也可以根据W－v2的图线来判断(如图所示)．[答案]见解析本实验减小误差的方法因为该实验中只考虑重力所做的功，所以在实验中应适当增大重物的质量，使物重远大于空气阻力，这样可减小空气阻力带来的影响，从而减小实验误差．1．(多选)某实验小组采用如图所示装置探究橡皮筋的弹力做功与速度的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行．实验中木板略微倾斜，这样做()A．是为了使释放小车后，小车能匀加速下滑B．是为了增大小车下滑的加速度C．可使得橡皮筋做的功等于合外力对小车做的功D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动解析：选CD.木板略微倾斜是为了平衡摩擦力，这样就可以使橡皮筋的弹力等于合外力，因此使橡皮筋对小车做的功等于合外力做的功，同时，便于测量橡皮筋恢复原长后小车匀速运动的速度，所以一定要平衡掉小车运动过程中的摩擦力．2．(多选)在探究功与速度变化的关系的实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图所示的纸带，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．木板的倾斜程度太大C．没有使木板倾斜或木板倾斜的程度太小D．小车受到的阻力较大解析：选CD.电源频率不稳定的可能性不大，出现这一现象的原因是没有平衡阻力或平衡阻力不够，以致小车在橡皮筋作用下做加速运动，在橡皮筋的弹力小于阻力或恢复原长以后做减速运动，且受到的阻力较大．故选项C、D正确．3．在“探究功与速度变化的关系”的实验中，有个方案中涉及到橡皮筋做功，对橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的，我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次的多少倍就行，具体使用的方法是()A．用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次是s、2s、3s……进行第1次、第2次、第3次……实验时，力对物体做的功就是W、2W、3W……B．让车通过相同的距离，第1次力为F、第2次力为2F，第3次力为3F……实验时，力对小车做的功就是W、2W、3W……C．选用相同的橡皮筋，在实验中每条橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时，橡皮筋对物体做的功就是W、2W、3W……D．利用弹簧秤测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离s，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W、2W、3W……解析：选C.橡皮筋拉小车的作用力是变力，我们不能求变力做功问题，但选用相同的橡皮筋，且伸长量都一样时，若一条橡皮筋在恢复原长时对小车做功为W，则两条伸长相同长度做功为2W，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时，橡皮筋对物体做的功就是W、2W、3W……橡皮筋条数的关系就是做功多少倍的关系，故A、B、D错误，C正确．4．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的实验装置如图所示．(1)关于该实验，下列说法中正确的是________(填入选项前的字母)．A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体值B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持相同C．实验中长木板应该保持水平D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下运动(2)实验中平衡摩擦力的正确方法是________(填入选项前的字母)．A．使拖着纸带的小车由静止释放，小车不下滑即可B．使拖着纸带的小车由静止释放，小车能下滑即可C．轻推一下拖着纸带的小车，打点计时器在纸带上打下的点分布均匀即可D．不用拖纸带，轻推一下小车，小车能匀速下滑即可解析：(1)如果所使用的橡皮筋相同，保证每次实验中做功过程的位移(橡皮筋的伸长)相同，n根橡皮筋做的功将是一根时的n倍，所以，可用倍增法改变外力做的功，不需要测出橡皮筋做功的具体数值；由于要平衡摩擦力，所以木板不能水平；为了保证测量需要，应先接通打点计时器的电源，待打点稳定后再释放小车．选项D正确．(2)由于要平衡摩擦力及小车运动中纸带受到的阻力，保证只有橡皮筋做功改变小车的速度，所以要拖上纸带，轻推一下小车，看小车是否匀速运动，这可由纸带上的点是否均匀分布来判断．选项C正确．答案：(1)D(2)C5．如图所示，汽车已成为人们外出的重要交通工具之一，评价汽车性能的主要指标有动力性、经济性、稳定性、制动性等，其中制动性主要是指在良好的路面上，汽车迅速降低车速直到停车的距离，表中记录的是汽车以不同速率行驶时，制动后所经过的距离．解析：制动过程中阻力不变，设每制动1 m，克服阻力做的功为W1，则制动4 m、16 m、25 m、36 m，克服阻力做的功分别为4W1、16W1、25W1、36W1，作出W－v图象如图所示．可见W与v不是正比关系，猜想W与v2成正比，作出W－v2图象如图所示．可见W与v2成正比．答案：见解析6．(2014·高考天津卷)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图所示．(1)若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些__________________________．(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号)．A．避免小车在运动过程中发生抖动B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度．在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法：______________________________________________ ________________________________________________________________________.(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些．这一情况可能是下列哪些原因造成的________(填字母代号)．A．在接通电源的同时释放了小车B．小车释放时离打点计时器太近C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力解析：(1)本实验需要知道小车的动能，因此还需要用天平测出小车的质量，用刻度尺测量纸带上点迹之间的长度，求出小车的瞬时速度．(2)牵引小车的细绳与木板平行的目的是在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力，选项D正确．(3)在保证所挂钩码数目不变的条件下要减小小车加速度可以增加小车的质量，故可在小车上加适量砝码(或钩码)．(4)当小车在运动过程中存在阻力时，拉力做正功和阻力做负功之和等于小车动能增量，故拉力做功总是要比小车动能增量大一些；当钩码加速运动时，钩码重力大于细绳拉力，此同学将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，则拉力做功要比小车动能增量大，故只有C、D正确．答案：(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)D(3)可在小车上加适量砝码(或钩码)(4)CD7．质量为1 kg的重锤自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器所接电源为6 V、50 Hz的交流电源，所打纸带如图所示，纸带上O点为重锤自由下落时的起始打点，选取的计数点A、B、C、D、E、F、G依次间隔一个点(图中未画出)，各计数点与O点的距离如图所示．重力加速度为9.80 m/s2.(1)求出B、C、D、E、F各点对应的速度并填入下表．(2)(3)的关系图象．图中纵坐标表示________，横坐标表示________，由图可知重力所做的功与________成________．解析：(1)各点的速度由公式v ＝v ＝Δx Δt求出，则 v B ＝x AC Δt＝（125.4－31.4）×10－34×0.02 m/s ＝1.18 m/s 同理可求出：v C ＝1.57 m/s ，v D ＝1.96 m/s ，v E ＝2.35 m/s ， v F ＝2.74 m/s.(2)重力做的功由W ＝mgx 求出，则W B ＝mgx OB ＝1×9.80×70.6×10－3 J ＝0.69 J同理可求出：W C ＝1.23 J ，W D ＝1.92 J ，W E ＝2.76 J ，W F ＝3.76 J.(3)用纵坐标表示重力做的功W G ，横坐标表示速度的平方v 2，根据相关数据进行描点、画线，作出W G －v 2图象，如图所示(图中点略)，由图线可以看出，重力做的功W G 与速度的平方v 2成正比.答案：见解析。
新人教版必修二第七章第6节 实验：探究功与速度变化的关系 (共12张PPT)
小游戏 大道理
请两位同学用老师提供的材料，组装完 成一副弹弓，并用它射中目标靶，击中 者可获得老师提供的奖品一份。
游戏中的小发现（判断正误）
1、小球无法击中目标靶，主要是因为小球没有足够大的初速度
2、距离不变的情况下，用单只橡皮筋无法使小球获得需要的 初速度
游戏中的小发现（判断正误）
3、拉伸距离不变的情况下，用多只橡皮筋可使小球获得需要 的初速度
4、橡皮筋对小球做的功与小球射出时的速度之间可能存在联 系
本实验是否必须 知道外力做功的 具体数值？
本次实验，我们利用传 感器采集速度信息，我 们需要测量小车那一段 运动的速度。
学生分组实验
第一组：变力做功 用不同条数的橡皮筋 垃小车，使小车加速 相同的距离，获得1w 、 2w 、 3w 、 4w…… 的功
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……
学分组实验
第二组：恒力做功 用同一重物牵引小车， 改变光电门的位置，可 以 获 得 10w 、 20w 、 30w、40w……的功。
控制变量 为方便
实验探究 寻真理
W
绘制图象 更直观
v2
W v v2 v-1
绘制表格 找规律
需要控制 和测量的 物理量
W
我们的发现：
———————————————
不习惯读书进修的人，常会自满于现状，觉得再没有什么事情需要学习，于是他们不进则退。经验丰富的人读书用两只眼睛，一只眼睛看到纸面上的话， 另一眼睛看到纸的背面。2022年4月9日星期六2022/4/92022/4/92022/4/9 书籍是屹立在时间的汪洋大海中的灯塔。2022年4月2022/4/92022/4/92022/4/94/9/2022 正确的略读可使人用很少的时间接触大量的文献，并挑选出有意义的部分。2022/4/92022/4/9April 9, 2022 书籍是屹立在时间的汪洋大海中的灯塔。
【人教版】高中物理必修2优质教案：第七章 机械能守恒定律 第6节 实验：探究功与速度变化的关系1
6．实验：探究功与速度变化的关系三维目标知识与技能1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度；2．学习利用物理图像探究功与物体速度变化的关系。
过程与方法通过用纸带与打点计时器来探究功与物体速度相关量变化的关系，体验知识的探究过程和物理学的研究方法。
情感态度与价值观1．体会学习的快乐，激发学习的兴趣；2．通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学理念。
教学重点学习探究功与物体速度变化的关系的物理方法──倍增法，并会利用图像法处理数据。
教学难点实验数据的处理方法──图像法。
思路方法1．在实验探究活动前，通过提出问题的方式，研究探索的思路，提出研究的方法；2．在实验探究活动中，要围绕分析论证实验预案、确定完善课本方案并在实验操作中改进实验、对实验数据进行分析处理得出结论这条主线进行；3．在实验探究活动后，要善于总结，理出方法；长期积累起来的科学的探究问题的方法，必将对今后的科学探究活动起到积极的指导作用。
教具准备①钉有2个长直铁钉的长木板（附木块）；②小车（300g）；③相同的熟胶橡皮筋6根（附：细线若干）；④J01207火花式打点计时器（附：220V交流电源、备用墨粉纸盘、平直纸带若干）；⑤计算机及投影设备。
［新课导入］从这节开始，我们讨论物体的动能。
通过做功来了解某种能量的变化，从而研究这种能量，这是我们一贯的思想。
前面已经研究了重力做的功与重力势能的关系，从而确立了重力势能的表达式。
我们也探究了弹力做的功与弹性势能的关系，并且能够由此确立弹性势能的表达式。
那么，力对物体做的功与物体的动能又有什么样的关系？这一节和下一节将探究这个问题。
大家知道，物体的动能与它的速度是密切相关的，而物体速度的变化又与它受的力有关，所以，这一节我们首先通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系。
［新课教学］一、探究的思路1．阅读教材，提出方法（1）实验装置如图所示，小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行。
人教版物理必修2第七章第六节《探究功与速度变化的关系》教学设计
教材分析本节是人教版物理必修2第七章第六节的内容，通过前面几节内容的学习，学生已经建立了重力势能、弹性势能的概念，知道了重力做功、弹力做功与重力势能、弹性势能之间的关系。
本节内容是前面两节内容的继续，用做功与能量的关系探索另一种能量及其表达式：动能。
由于动能的问题比势能复杂些，所以本节暂不直接涉及动能，而是先找到一个与动能密切相关的物理量---速度，先研究速度与功的关系。
本节内容的主要目的是给学生增加实验探究与体验的机会，培养学生实验探究的能力，提高学生理论联系实际的水平。
本节内容是寻求动能表达式的实验探究过程，下节内容（动能和动能定理）是寻求动能表达式的理论探究过程，本节内容的实验探究为下节内容的理论探究奠定了一个实践认识基础，起到很好的铺垫作用，前后两节内容共同构成了一个较为完整的体系。
课标分析（1）知识与能力：能够领会探究功与物体速度变化的关系实验的设计思路。
明确用一根橡皮筋所做的功为单位简化问题的思想方法，知道利用小车做匀速运动阶段测量速度比较合理。
（2）过程与方法：能独立进行实验操作，会采集实验数据。
能够对实验数据进行分析与处理中寻找W与v的关系。
（3）情感态度与价值观：让学生经历自主探究、合作学习的情感体验。
学情分析本节内容是一节实验探究课，实验探究学生以前有所接触，如物理必修一中的“探究小车速度随时间变化的规律”与“探究加速度与力、质量的关系”。
通过以前这一类探究实验的学习，学生已经具有一定的实验方案设计能力、实验动手操作能力及实验数据处理的能力。
尤其是纸带的处理已接触多次，平衡摩擦力的必要性及基本方法学生也已了解，至于图线处理时从关系不明的曲线通过改变坐标量转化为关系较明朗的直线的方法在“探究加速度与力、质量的关系”中也曾接触，学生有一定的基础，但还是有一定的思维和操作难度，教学中应注意合理的启发。
另外，以前接触的力都是恒力，而这一节牵涉到变力问题，这又是一个思维台阶，应通过对话启发学生理解感悟将做功增倍代替求具体功数值的巧妙之处。
【优】高中物理人教版必修2 第七章第6节实验：探究功与速度变化的关系 教案1
学生回答：变化了
学生回答：因为这几种情况下都对物体做功了
学生回答：实验方法
让同学们四人一组讨论三分钟，然后找几个同学作为代表上台发言
做实验，分析数据
引入主题
让学生自己说出今天要探究的问题
引发学生思考如何设计实验
培养学生自己动手，独立思考，独立解决问题的能力
板书设计
第六节实验：探究功与速度变化的关系
一、观看几个片段
Hale Waihona Puke 现象：物体速度发生了变化原因：对物体做了功
二、探究功与速度变化的关系
功W 2W 3W如何实现?改变橡皮筋根数
速度v1v2v3何时测量?选取小车匀速的时候
平衡摩擦力操作方法：木板倾斜小车能匀速下滑
三、数据处理
W v的1/2次方
W v
W v2
W v3
W
W
2W
3W
4W
5W
6W
v的1/2次方
第六节实验：探究功与物体速度变化的关系
设计思想
本章是探究实验课，特点是学生自己从实验中得到的数据，得到功与速度的关系，是学生自己探索，逐步得到结论的课程，老师只要适当引导就可以，本节课学生有很强的自主性，能够让学生在得到结论后记忆更加深刻。
本节是动能定理的预备节，本节实验探究成功，为学生更好掌握动能定理有很大帮助。
情感态度与价值观：
培养学生在实验步骤中一丝不苟的态度、细致认真地处理数据的态度、精益求精，尽可能减小误差的态度、不断动手，不断动脑解决问题的能力
经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界的奥妙。
体验用图像方法寻找物理量之间关系的乐趣，培养学生用数学方法处理物理问题的意识，培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神。
物理必修Ⅱ人教新课标7-6实验：探究功与速度变化的关系课件
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， (2)设自行车无动力后受到的阻力是 Fμ，则这一过程阻力 让自行车沿着平直路面前进．用秒表测出自行 所做的功 Wμ＝Fμs，自行车的初速度 v0＝2 v ＝2s/t. 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. (3)重复实验步骤(1)可以得到多组 t 和 s 的值．
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．
(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．
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……
高一物理人教版必修二第7章 6 实验：探究功与速度变化的关系
64 所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验 用如图 7时：
图 764
(1)下列说法正确的是________(填字母代号)． A．为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着 穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动 B．每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样 C．可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值 D．可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值 E．实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源 F．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度 G．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度
(2)若在实验中，我们用 1 条、2 条、3 条„同样的橡皮筋进行 1 次、2 次、 3 次„实验．实验中，如果橡皮筋拉伸的长度都相等，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，求出小车每次最后 匀速运动时的速度 v，记录数据见下表： 功W
－
0
W
2W
3W
4W
5W
(3)第一次先用一条橡皮筋做实验， 用打点计时器和纸带记录小车的运动情 况． (4)换用 2 条、 3 条、 4 条„同样的橡皮筋做实验， 并使橡皮筋拉伸的长度 都 和第一次相同，用打点计时器和纸带记录小车的运动情况．
四、数据处理 (1)求小车的最终速度： 如图 762 所示， 测出纸带上点迹均匀的两点如 A1、 x A3 间的距离 x，则小车的速度为 v＝ 2T .
图 762
(2)计算小车做的功分别为 W、2W、3W„时对应的 v、v2、v3、 v„的数 值，填入表格． W v v2 v3 v 2W 3W 4W 5W
人教版高中物理必修2第七章第6节实验：探究功与速度变化的关系课件优秀课件资料
4.人生不易，生活很难，家家都有难念的经，人人都有辛酸的泪，没人知道，痛苦会在哪个时段出现，也没人清楚，烦恼会在哪个地方出现。 我们能做的，就是做好自己，珍惜拥有。
4.努力 ，不是为了成为多强的人，而是既可以安心的不求别人，又可以精彩的自力更生 ！ 23、想不付出任何代价而得到幸福，那是神话。 28、细节在于观察，成功在于积累。 13、不宽恕众生，不原谅众生，是苦了你自己。 31、在观察的领域中，机遇只有偏爱那种有准备的头脑。
课堂练习
2.某学习小组做探究“合力做的功和物体速度变化关系”的实验装 置如图所示。
(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导 线、开关、刻度尺和________．
(2)木板倾斜的目的是为________________
谢谢
五、梦想不是一个目标，而是一种气质。人与人之间最小的差别是智商，最大的差别是坚持，与其为流逝的时光惶恐，不如结结实实地抓住分 秒。改变，从今天的努力开始！
、v2 、 v3…填入表格. 5. 以W为横轴，v或v2为纵轴作图，分析图像得出结果.
实验注意事项
1.将橡皮筋的条数标注在相应的纸带上. 2.明确分工： 1号同学：操作——打出纸带 2号同学：测量——测量位移和时间 3号同学：计算——速度v 和速度的平方v2
集体备课教案必修二 第七章第6节《探究功与速度变化的关系》
探究功与速度变化的关系【教学目标】（一）知识与技能1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。
2．学习利用物理图象探究功与物体速度变化的关系。
（二）过程与方法通过用纸带与打点计时器来探究功与速度的关系，体验知识的探究过程和物理学的研究方法。
（三）情感、态度与价值观通过实验探究，体会学习的快乐，激发学习的兴趣。
【教学重点】学习探究功与速度变化关系的物理方法，并会利用图象法处理数据。
【教学难点】实验数据的处理方法——图象法。
【教学方法】实验观察法、图象法、迁移法。
【教学准备】长木板、橡皮筋（若干）、小车、打点计时器（带纸带、复写纸等）、计算机等。
【课时安排】1课时【教学过程】一、新课引入教师活动：前面几节课研究了重力做功与重力势能的关系，从而确立了重力势能的表达式；探究了弹力做功与弹性势能的关系，从而确立了弹性势能的表达式。
这一节和下一节我们来探究功与物体动能的关系。
我们知道物体的动能和速度有关，我们还不能马上研究力对物体做的功和动能的关系，我们先来研究力对物体做的功和速度变化的关系。
二、新课讲解教师活动：指导学生阅读教材“探究的思路”部分，投影问题：（1）探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？是否需要测出各次小车速度的具体数值？可以怎么做？（2）每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？为什么？（3）小车获得的速度怎样计算？（4）实验完毕后，我们用什么方法分析橡皮筋对小车作的功和小车速度的关系？学生活动：认真阅读教材，思考问题并回答。
教师活动：倾听学生回答，帮助学生解决疑难，回答学生可能提出的问题。
教师活动：指导学生分组实验，并引导学生思考下面的问题：（1）小车在木板上运动时会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？（2）纸带上的点距并不都是均匀的，应该采用哪些点距来计算小车的速度？为什么？学生活动：分组实验。
教师活动：巡视、指导，解答学生提出的问题。
教师活动：学生实验完毕后，指导学生进行数据处理。
高中物理第7章第6节实验探究功和速度变化的关系教案新人教版必修2
- 让每一个人同等地提高自我课时 24§实验：研究功和速度变化的关系概括 ( 介绍本课时内容在本章中的作用，主要学习内容，详细细化的三维学习目标，要点、难点，学习本节学生的优势和不足，主要学习活动和预期学生表现性成就)本节在本章中的作用：在本章的前几节内容中已经掌握重力势能变化跟重力做功有密切关系，弹簧弹性势能和弹簧弹力做功有密切关系，已经初步建立了功是能量转变的量度的看法，既然力对物体所做的功与物体势能变化有密切关系，那么力对物体所做的功与物体动能的改变量间存在着什么关系呢?这是学生急待解决的问题。
引入" 研究功与物体速度变化的关系" 这节内容正所谓急学生所急，认识到功和速度变化的关系是为了下一节" 动能和动能定理" 的理论推导确立一个认识基础，也是对前方的理论知识学习的一个缓冲，学生能经过自己亲身领会研究功和能变化之间的关系，为此后功能关系的学习埋下一个伏笔，经过本节内容的教课，也能够从今学生在学习动能定理后能比较深刻地认识到动能定理不单在恒力做功的条件下成立，在变力做功的状况下也是成立的。
三维学习目标：一、知识与技术1、领悟研究功与物体速度变化关系的实验设计思路，经历研究学习的体验过程。
2、理解奇妙改变做功倍数的方法。
3、知道用小车做匀速运动阶段的数据来丈量速度比较合理。
4、能进行实验操作，会收集实验数据。
5、学会利用实验数据找寻w 与 v 的关系。
二、过程与方法1、能经过老师点拨修正好自己的实验设计思路。
2、能独立进行实验操作, 会收集实验数据。
3、能够从对实验数据进行剖析与办理中找寻功w 与速度变化v 的关系。
三、感情、态度与价值观1、体验研究过程中碰到的困难，享受研究过程带来的成功乐趣。
2、经过实验研究，领会学习的快乐，激发学习的兴趣。
3、经过亲身实践，建立“实践是查验真谛的独一标准”的科学观。
学习本节学生的优势和不足：本节课环绕实验设计、实验操作与实验数据办理三个环节指引学生睁开研究过程。
新人教新课标版物理(必修2)第七章机械能守恒定律 第六节 实验：探究功与速度变化的关系-课件
典例分析
举一反三 触类旁通
一、有关实验操作的问题 典例1 关于探究功与物体速度变化的关系的实验中，下 列说法正确的是( ) 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保持其水平 D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
答案 D
名师点拨 理解实验原理和探究步骤是解题的基础，回答 该类问题，应该围绕实验原理与思路，数据处理和减小实验误 差等因素加以分析判断．
巩固练习1 在探究力对物体做功与物体速度的关系的实 验中，下列说法正确的是( )
A．小车质量应尽量小一些 B．小车质量应该大一些 C．与小车质量无关 D．以上说法都不对
答案 B
二、有关实验数据处理的问题 典例2 在“探究功与速度变化的关系”实验中得到甲、 乙两组数据(小车质量为300 g，小车受力的位移为19 cm，使 用的橡皮筋由1根至6根，每次增加1根)，请根据以下数据分别 画出W－v图象，W－v2图象，说明W与v之间的关系．
数据甲
v/(m·s－1) 0.00 1.00 1.42 1.73 2.00 2.24 2.45
W/J
0 W0 2W0 3W0 4W0 5W0 6W0
数据乙
v2/(m2·s－2) 0.00 1.00 2.01 2.99 4.00 5.01 6.00
W/J
0 W0 2W0 3W0 5W0 6W0
解析 用纵坐标表示橡皮筋对小车所做的功W，横轴表示 小车获得的速度v，即做出W－v图象，由甲表中的数据，作图 如下：
解析 本实验没有必要测出橡皮筋做功的具体数值，只要 做到以后各次实验时，橡皮筋做功与第一次橡皮筋做功一样 多，即保持每次橡皮筋的拉伸长度必须一样，这样就能测出各 次实验中橡皮筋做功是第一次实验时的多少倍就足够了，故 A、B选项错误．小车运动会受到阻力，只有木板倾斜到一定 程度，才能平衡摩擦力，减小实验误差，故C选项错误．实验 时，应该先接通电源，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，故D选项正确．
高中物理 第7章 第6节 实验：探究功和速度变化的关系教案 新人教版必修2
活动1.学生观看视频，思考足球、箭矢的速度怎么获得的？
活动2.初步了解实验的目的、实验器材。
活动3.怎样处理功的问题和怎么样处理速度的问题？
活动4.处理实验前一些细节问题。
活动5.再次熟悉打点计时器的使用。
活动6.各个小组依据分发下去的实验仪器进行实验，在表格中记录数据。
活动7.设计探究功和速度变化的关系的其他实验方案。
课时24
§7.6实验：探究功和速度变化的关系
概述(介绍本课时内容在本章中的作用，主要学习内容，具体细化的三维学习目标，重点、难点，学习本节学生的优势和不足，主要学习活动和预期学生表现性成果)
本节在本章中的作用：
在本章的前几节内容中已经掌握重力势能变化跟重力做功有紧密关系，弹簧弹性势能和弹簧弹力做功有紧密关系，已经初步树立了功是能量转化的量度的观念，既然力对物体所做的功与物体势能变化有紧密关系，那么力对物体所做的功与物体动能的改变量间存在着什么关系呢?这是学生急待解决的问题。引入"探究功与物体速度变化的关系"这节内容正所谓急学生所急，了解到功和速度变化的关系是为了下一节"动能和动能定理"的理论推导奠定一个认识基础，也是对前面的理论知识学习的一个缓冲，学生能通过自己亲自体会探究功和能变化之间的关系，为今后功能关系的学习埋下一个伏笔，通过本节内容的教学，也可以从今学生在学习动能定理后能比较深刻地认识到动能定理不仅在恒力做功的条件下成立，在变力做功的情况下也是成立的。
4.能用图像法处理实验数据。
学情分析：本节课通过前面学习的内容引出问题，从而导出新课。引起学生的学习兴趣、探究兴趣，使学生明确我们这两节课学习目标。如果运用恒力做功的方式来探究功与物体速度变化间的关系,可能会使学生产生审美疲劳,因为我们在"探究加速度与力、质量的关系"时已经用过这套实验装置。现在,选择利用橡皮筋的拉力做功来探究功与物体速度变化间的关系,不仅考虑到这样处理容易使学生产生新鲜感,进而产生探究的兴趣,也因为变力做功对实际问题来说更具有普遍性。这样的设计思路,把不便于用公式进行计算的橡皮筋对小车的弹力的功通过思维的变换,用改变橡皮筋条数,保持小车在相同距离的条件下,弹力做功的大小与橡皮筋的条数成正比来取代,这是一种极其巧妙地思路,也是一种很好地进行科学探究的思维方法。同时,也非常符合中学生的认知特点,对开阔学生的视野,提高科学素养等方面都会产生积极的影响。
高中物理新课标人教版必修2优秀教案：7.6实验：探究功与速度变化的关系
6 实验:探究功与速度变化的关系整体设计各种力做功都与其对应的某种能量有关系,研究出它们的关系,就能确立相应能量的表达式.例如通过重力做功确立了重力势能的表达式,通过弹力做功确立弹性势能的表达式.动能是物体由于运动而具有的能,物体的动能与它的速度密切相关,而物体速度的变化与它受的力有关,当物体运动而发生位移时,它所受的力又会做功,因此力对物体做的功与物体速度变化有密切的关系.本节课就是探究功与速度变化的关系,为下一节动能的学习作准备.本节是一节探究实验课.在进行实验探索、收集数据时,需要考虑什么是有价值的数据,用什么方法来获得数据,以及如何证明这些数据是可靠的.在进行实验时,操作应规范;在收集数据时,应实事求是,坚持严谨认真的科学态度.对实验所得到的结论要会判断是否科学,判断的标准就是看其是否具有重复性,即不论由哪位同学来做这个实验,也不论做几次,在允许的误差范围内结果都应该是相同的.过去我们强调的实验,主要所指为操作技能,现在强调的实验,除了操作技能外,希望学生更加重视实验中的科学思想与技能的学习.比如在探究功与速度变化的关系时,并不需要计算功的具体数值,原因是什么?在探究之前,要重点掌握本实验中的探究方法.另外用图象处理数据比较形象、直观,而且误差也小,所以这种方法必须能够熟练应用.教学重点学习探究功与速度变化关系的物理方法,并会利用图象法处理数据.教学难点1.实验数据的处理方法——图象法.2.实验过程中的规范操作.课时安排1课时三维目标知识与技能1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度.2.学习利用物理图象探究功与物体速度变化的关系.过程与方法1.通过纸带与打点计时器来探究功与速度的关系，体验探究过程和物理学的研究方法.2.实际探究过程中如何把变力做功这个问题解决.情感态度与价值观1.体验探究的困难，享受成功的乐趣.2.通过实验探究，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观.课前准备小车(前面带小钩),长木板(两侧适当的对称位置钉两个钉子),橡皮筋(5—6条),打点计时器及电源、纸带等.教学过程导入新课情景导入情境1 如图所示,奥运会上,某射箭运动员拉弓射箭,箭在弹力作用下,获得很大速度射出去.情境2 如下图所示,行驶中的汽车,因前方有路障而紧急刹车,汽车在阻力作用下逐渐停下来.以上两种情境有何共同特点?复习导入复习旧知：1.重力做功与重力势能:重力做功与路径无关.重力势能是物体和地球这个系统所共有的,具有相对性.重力做功等于重力势能增量的相反数,即W G =-ΔE p =mgh 1-mgh 2.2.弹力做功与弹性势能发生弹性形变的物体各部分之间存在弹性势能,和重力势能一样,弹性势能也具有相对性.利用类比和无限分割再累积的方法可以推得弹性势能的表达式.弹性势能的改变与弹力做功有关：W 弹=-ΔE p =22212121kx kx 力对物体做功与动能肯定有关系,而动能与速度直接对应,本节课我们来探究功与速度变化的关系.问题导入“在很早的时候人们就认识到,要想使物体运动是要付出代价的”,在现实生活中我们也经常遇到这样的例子:要想使汽车运动起来是要消耗汽油的;要想使火箭获得一个很大的速度,从而飞向太空,这同样要消耗大量的燃料;要想使铅球、铁饼等物体获得初速度从而把它们投掷出去,这也需要运动员耗费大量的体力.以上各种现象中,要使物体获得的速度越大,需要付出的代价也越高.这说明了什么物理问题.推进新课一、探究的思路问题探究1.阅读课文,说出该探究实验的目的、实验所需要的器材及实验的设计思路.2.课本中利用不同数目的橡皮筋拉动小车做功,对此,你有何认识?怎样选择橡皮筋才尽可能减小误差?3.实验时为何要平衡摩擦力?如何平衡?4.实验中如何来测定小车的速度?如何从纸带上分析出小车在通过B 点时的速度?点评：探究学习方式特别强调问题在学习过程中的重要性.强调通过问题来进行学习,把问题看作是学习的动力、起点和贯穿于学习过程的主线.上述一连串的问题由易到难,由简到繁,由小到大,层层推进,通过问题的设置,引导学生学会思考分析,学会发现问题、解决问题.学生活动:带着问题阅读课文,思考、交流、解决问题,学生代表发言.师生互动:学生代表在回答问题过程中,教师给予评价、引导,使问题的答案准确、规范.实验探究实验目的：(1)通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系.(2)体会探究的过程和所用的方法.实验器材:木板、小车、橡皮筋、打点计时器及电源、纸带等.设计思路:如图所示(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、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.(4)如果W-v曲线是一条直线,表明W∝v;如果不是直线,可着手考虑是否存在下列关系:W∝v2、W∝v3、W∝v……(5)根据Wv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,就做出Wv2曲线,如果这条曲线是一条直线,就可以证明你的判断是正确的.注意事项：1.橡皮筋拉小车时的作用力是变力,我们不能求变力做功问题,但选用相同的橡皮筋,且伸长量都一样时,橡皮条数目的关系就是做功多少的关系,因此,可以不需求出变力功的大小,就知道功的关系.2.市售的橡皮筋粗细不一,一致性差,弹力偏大.不同的橡皮筋之间的弹力差异也较大,不能满足本实验的要求.而且用至少4根以上时弹力过大,使打出的纸带点数过少,以致找不出小车不受力匀速运动时所打出的点.可选择服装中使用的多股橡皮筋的松紧带,要仔细地剪成单股.3.实验中的小车不可避免地要受摩擦力的作用,我们研究拉力对小车做功和速度的关系,应排除其他力的影响.可将木板的一端稍垫高,轻推小车,观察小车是否做匀速运动,使重力的分力与摩擦力相平衡,消除摩擦力的影响.4.(1)用打点计时器来测速度;(2)用频闪照相来测速度;(3)用传感器借助计算机来测速度.由于实验器材和每次操作过程的分散性,尤其是橡皮筋不可能做到各条之间的长度、粗细完全一致,使得每次改变橡皮筋的条数以后,纸带上反映小车匀速运动阶段的点数,和这些点的位置不一定出现在事先设定的B点,可能在B点前后.这是因为小车在几条橡皮筋拉动下运动至B点时,还可能受到其中某条橡皮筋的拉力.因此对纸带上的点要进行分析,方法是比较B点之前及B点之后若干个相邻两点间的距离是否基本相同.选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车的匀速运动阶段,用这些点计算小车的速度.二、操作的技巧教师活动：利用多媒体展示问题,让学生思考、回答.问题：1.设想若不平衡摩擦,纸带上的点会是什么样的?平衡摩擦之后,做该实验纸带上的点又是什么样的?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?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? 学生活动:分组讨论.师生互动:学生发言,教师点评、总结.明确:1.若不平衡摩擦,小车在开始时受橡皮筋的拈力和摩擦力.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,合力开始做负功,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.故纸带上的点是两头密、中间疏,几乎找不到间距相等的点.平衡摩擦后,小车开始做加速度越来越小的加速运动,橡皮筋恢复原长后做匀速直线运动,故点迹是开始密,越来越疏,之后间距相等.2.由上述分析可知,平衡摩擦后,纸带上的点并不都是均匀的.在小车做加速运动的过程中,橡皮筋还在继续对小车做功,恢复原长,做功完毕.小车做匀速运动,因此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 个点间的位移x,v=Tn x )1( . 3.由上一节探究已经知道,弹簧或橡皮筋弹性势能为21kx 2.每次必须拉至相同位置,目的是保证每次实验每条橡皮筋的弹性势能相同,这样橡皮筋的条数与弹性势能成正比,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,做功分别为W 、2W 、3W ……若不严格拉至同一位置,就不满足上述情况,造成较大误差.三、数据的处理教师活动：提出问题,让学生思考,回答.问题：1.对于实验所得到的数据,我们如何处理?2.描绘图象时我们应注意哪些问题?学生分析、思考、回答:师生互动:学生回答,教师点评,引导.明确:1.将得到的一组(W,v)值描点于W-v 坐标平面内,从点的分布情况来大致判断应该是什么样的曲线,然后分别试探画出W 与v 、W 与v 2、W 与v 3、W 与v 之间的图象.因为直线关系最容易判断两个物理量的关系,所以通过试探,找出哪一组是正比关系,最后确定功与速度的最终关系,也可借助计算机来进行分析、整理.2.数据处理同样体现了探究问题的思路,在Wv 坐标系中描绘出W 、v 的各对应点后,既要观察各点的位置关系,又要思考这些点之间应有的函数关系.由于实验误差,这些点的位置有可能表现为直线分布,也可能表现为曲线分布.一般呈直线分布的原因是由于橡皮筋的拉力较大,小车的速度比较大,加之实验次数少,所取的点数也少,使W 、v 各对应点近似成线性分布.可以从两方面解决:在小车上加砝码,增大小车质量,使小车速度不致过快;另外在画图时加大纵坐标的单位长度.从原点O 开始描绘图线也可以避免画成直线.画图线时应画成平滑的曲线,不能连成折线;在画直线时应尽可能使点落在直线上,不能落在直线上的点应均匀分布在直线的两侧,如图甲、乙所示.教师活动:要求学生根据实验的设计思路,归纳进行实验的步骤.分小组进行实验,教师观看学生实验,及时给予帮助或引导.学生活动:归纳实验步骤,按步骤进行实验.问题探究问题:研究汽车的制动距离与车速的关系导思：汽车的制动性能，是衡量汽车性能的重要指标.在一次汽车制动性能的测试中，司机踩下刹车闸，使汽车在阻力作用下逐渐停止运动.下表中记录的是汽车由不同速率行驶时，制动可以根据表中的数据，分析以下问题：1.为什么汽车的速率越大，制动的距离也越大？2.让汽车载上3名乘客，再做同样的测试，结果发现制动距离加长了.试分析原因.3.设汽车在以60 km/h的匀速率行驶的时候制动，在表中填上（没有乘客时的）制动距离的近似值.试说明你分析的依据和过程.你可以运用动能定理列方程组解答，也可以通过分析表中的数据，找出车速v跟制动距离s的（比例）关系，从而求出当汽车速率为60 km/h时的制动距离.探究：以汽车为研究对象.在制动过程中，刹车产生的阻力对汽车做负功，汽车制动后的末速度是零.假设汽车制动时的阻力不变，由动能定理可知，汽车制动前的初速度（初动能）越大，制动时阻力做的功也越多，因而制动过程中经过的距离也越长.汽车载客越多，汽车的动能越大.因此，在制动过程中克服阻力做功越多，冲出的距离就越长.当公路上行驶的车辆意外发生碰撞时，它们的损坏程度和事故的严重性跟碰撞前车辆的动能大小有关，而车辆的动能则取决于车辆的质量和速度的平方.因此在公路上，尤其是在高速公路上，都有限制车速的标志.货车、客车的质量较大，对它们速度大小的限制值要比轿车小一些.如高速公路对中、重型车辆和客车的车速限制一般是100 km/h，对轿车一般是120 km/h.有的汽车（如城市中的双层客车）在设计时厂家就把车速限制在70 km/h；当汽车速度高于70 km/h时，即使驾驶员踩油门，燃油系统也不会把燃油送到发动机中，直到汽车速度低于70 km/h，才会恢复供油.例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. 例2 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,v为横坐标,作出W-v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.=LT1(3=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564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5-6-5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v A=0.12 m/s，v B=0.17 m/s，v C=0.21m/s.根据以上数据你能否大致判断W∝v2?解答：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，2A v=1.44×10-2 m 2/s 2，2B v =2.89×10-2m 2/s 2，2C v =4.41×10-2 m 2/s 2，22A B v v ≈2，22A C v v ≈3，即2B v ≈22A v ，2C v ≈32A v .由以上数据可以判定W ∝v 2是正确的.也可以根据W-v 2的曲线来判断. 课堂训练1.本节是一个探究性实验,探究的目的是（ ）A.探究力与物体运动速度的关系B.探究力与物体运动加速度的关系C.探究力对物体做的功与物体加速度变化的关系D.探究力对物体做的功与物体速度变化的关系答案：D2.对于橡皮筋做的功来说,直接测量是有困难的.我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决,只需要测出每次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍，使用的方法是（ ）A.用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次为l 、2l 、3l ……进行第1次、第2次、第3次……实验时,力对小车做的功就是W 、2W 、3W 、……B.让小车通过相同的距离，第1次力为F ，第2次力为2F 、第3次力为3F……实验时，力对小车做的功就是W 、2W 、3W……C.选用同样的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条……同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次……实验时，橡皮筋对小车做的功就是W 、2W 、3W……D.利用弹簧测力计测量对小车的拉力F ，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离l ，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W 、2W 、3W……答案：C3.在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用,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：BC4.在探究功与物体速度变化的关系实验中作出Wv 图象如图所示,符合实际的是（ ）答案：C5.在探究功与物体速度变化关系的实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图所示的纸带,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答案：CD课堂小结通过本节探究实验,我们学会了一种巧妙的方法:橡皮筋的弹力做功不便于用公式来计算,然而改变橡皮筋的条数,保持小车相同的运动距离,则弹力功的大小与橡皮筋的条数成正比.实验过程影响实验结果的原因主要是平衡摩擦是否恰当.轻推小车,恰好做匀速直线运动才可以.通过对数据的处理得知W∝v2.布置作业1.阅读教材中“做一做”,有条件的同学可以在自家电脑上练习.2.尝试改进实验装置,说出你的实验原理.板书设计6 实验:探究功与速度变化的关系一、实验目的:探究功与速度变化的关系二、实验原理:橡皮筋拉小车做功,可用橡皮筋的条数来确定,小车获得的速度由打点计时器测出.三、操作步骤:(略)四、注意事项:平衡摩擦力五、W∝v2.活动与探究课题：人骑自行车在平直的路面上运动,当人停止蹬车后,车仍能继续向前运动.探究外力对车做的功与车速度的关系.探究方法：运动过程中受到的阻力可认为大小不变.步骤：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，用停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为f，则这一过程阻力所做的功W f=fs，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Wv图象或者计算的方法可以得到Wv的关系.设计点评物理学是以观察和实验为基础的学科,本节就是一节探究实验课.为了能使学生在自己动手实验前能够明白实验的目的、设计思路及实验时应注意的事项,本教学设计采用了问题探究式教学.由教师提出一串问题,学生分组讨论、思考、解答,使学生在交流和讨论中,借助集体的智慧提高了自身的素质.问题由浅及深,层层推进,虽有一定的难度,但学生稍加思考就能解决,在解决问题的过程中学生就会产生自信心,乐于学习.。
人教版高中物理必修2第七章 第六节 实验 探究功与速度变化的关系课件.ppt
(2)计算 W、2W、3W……时对应的 v、v2、v3、 v……等数值， 填入下面表格
(3)逐一与 W 的一组数值对照，判断 W 和 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．
►尝试应用 1．关于探究 B．实验时，有一根橡皮筋断裂，对整个实验没有影响 C．小车质量越大越好 D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
W
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THREATS
T
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名师点睛：本实验误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一， 致使橡皮筋的拉力做的功与橡皮筋的条数不成正比；其次是速度的测 量误差，小车受力为零的位置不一定在设定的位置；由于小车不受拉 力的位置不一定在设定点，这就使拉力做的功与橡皮筋的条数不成正 比，这样作出的图象就会发生偏离．
►尝试应用 2．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，下列说法中正确的是(B)
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人教版高中物理必修二 第7章 第6节实验：探究功与速度变化的关系(共27张PPT)
2.将橡皮筋固定在小车前端.拉长橡皮筋使 小车位于靠近打点计时器处,记下小车位置.接 通打点计时器电源,释放小车.
C
? ?
BA
3.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 的位置相同,即橡皮筋被拉长的长度相同.
4.在上述实验中打出的5 条纸带中,分别找出 小车开始近似做匀速运动的点,并分别测出匀 速运动时的速度v1 、v2 、v3 、v4 、v5 .
要测出物体质量,只要测出物体初始位置到速度传感器的 距离和读出速度传感器的读数就行了,大家经过讨论采纳 了该同学的建议
L
P 速度传感器
Q
v
0
图甲
图乙
①请你简要说明为什么不需要测出物体的质量？
因为对物体做的功W与物体初始位置到测速器 的距离L成正比。
②让小球分别从不同高度无初速释放，测出物
体 初 始 位 置 到 速 度 传 感 器 的 距 离 L1 、 L2 、 L3 、 L4……，读出小球每次通过Q点的速度v1、v2、 v3、v4、……，并绘制了如图乙所示的L- v图 象。若为了更直观地看出L和v的变化关系，他
1.测量对小车做的功W
2.测量小车获得的速度v 3.数据处理,寻找W与v的关系
木板、小车、橡皮筋(若干）、砝码（应该使 小车的质量大些）打点计时器、电源、纸带、 钉子
方案一:
①F合＝FT的条件？ 平衡摩擦力
②FT＝mg的条件? M车>>m物
③记录数据?
W=FL v用计时器测
方案二:
C
BB A
? ?
问题: ①橡皮筋做功是恒力做功还是变力做功？ ②如何改变橡皮筋做的功？
③要保证橡皮筋做功为整数倍需要选择什么样 的橡皮筋才能减少误差?
人教版高中物理必修二 第七章 第6节 实验 探究功与速度变化的关系 教学设计
(1)让木板有一个微小的倾角；使重力沿斜面向下的分力等于阻力；轻推小车使之匀速运动。
(2)使橡皮条完全相同，且伸长量也一样。
(3)打点之间的距离先增大后不变，通过不变的点间距求末速度。
学生实验完毕后，指导学生进行数据处理。
问题：根据测出的数据，怎样预测功与速度的关系？（引导学生回答：用图像法处理实验数据，通过图像可以直观的看出物理量之间的关系）
用图象法研究功与速度的关系时怎样使研究过程简便直观？
观察w-v的曲线，有什么特点？
那会是什么关系呢？
抛物线是一条二次曲线，我们得到的曲线是不是二次曲线呢？必须经历验证。选取学生一组数据利用数表软件进行数据处理。做出w-v2的图像，并进行二次曲线拟合。
我们得到什么样的结论：
[板书]：W∝v2
小结：通过这节课的学习同学们有什么收获，都学到了什么？
外力做功与物体动能的关系
物体由于运动而具有的能量叫做动能（本章第一节）。与物体的速度有关系。（初中学过）
实验（测量出这两个量，建立关系）
思考：速度可以利用打点计时器来测。
功却不好测量。
学生交流讨论，设计基本方案（重力做功，绳的恒拉力做功，橡皮筋弹力做功……）
学生阐述自己的方案
由于初始速度为零，因此速度的变化量就等于末速度的大小。只需测量末速度的大小。
比如射箭，弓弦的弹力对箭做的功与箭获得的动能有怎样的关系呢？我们应该如何进行研究呢？
二、新课学习
首先我们要明确课题所要研究的对象。
两个物理量，功和动能
动能是什么？与什么因素有关？[板书：动能]
动能与物体的速度有密切的关系[板书：速度V]，力对物体做功可以引起物体速度的变化。那么我们就可以把我们研究的问题简单化，先来研究一下功与物体速度变化的关系。这也就是我们今天所要研究的问题。[板书]：探究功与速度变化的关系
人教高中物理必修二第七章第六节实验探究功与物体速度变化的关系讲课文档
3、换用纸带，改用2条、3条……同样的橡皮筋进行实验，
保持每次实验中橡皮筋拉长的长度相同。 4、由纸带算出小车获得的速度，把小车第一次获得的功计
为W，第2次，第3次……计为2W，3W …… 5、对测量数据进行估算，大致判断两个量可能的关系，
使木板稍微倾斜，用重力的分力（下滑力）来平衡小车
运动过程中受到的阻力。
即mgsinθ＝f
即F合＝橡皮筋对小车的拉力
第五页，共18页。
问题：纸带上打出的点并不都是均匀的，应该 采用那些点来计算小车的速度？
V=LEF / tEF
取点迹清晰且间距均匀且最大的部分
第六页，共18页。
二、探究实验步骤
1、按图装好实验器材，把木板稍微倾斜，平衡阻力
D、利用弹簧秤测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力作 用下移动的距离s，便可以求出每次实验中力对小车做的功， 可控制为W、2W、3W ……
第十四页，共18页。
C
课堂练习
3、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，下面说法正确的是
4、 有一只小老鼠离开洞穴沿直线前进，它 的速度与到洞穴的距离成反比，当它行进
到离洞穴距离为d1的甲处时速度为v1，试
求： （1）老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处
时速度v2多大？
（2）从甲处到乙处要用去多少时间？
第十六页，共18页。
解：（1）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，得v2 d2 = v1d1
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一、实验目的1．通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系。
2．体会探究过程和所用的方法。
二、实验原理让橡皮筋拉动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，计算出每次实验后小车的速度，最后分析每次做的功与获得的速度的关系，总结出功与获得的速度的关系。
三、实验器材木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器、低压交流电源、纸带、刻度尺等。
四、实验步骤1．按如图所示安装好实验仪器。
2．平衡摩擦力：将安装有打点计时器的长木板的一端垫起，纸带穿过打点计时器，接到小车上，不挂橡皮筋，闭合电源，轻推小车，打点计时器在纸带上打出间隔均匀的点。
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、……同样的橡皮筋做实验，并将橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，即让小车从同一位置由静止释放，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W-v，W-v2等图象，探究W、v的关系。
五、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与A3间的距离x，小车速度的表达式为v＝x2T，其中T是打点计时器的打点周期。
即选择相邻距离基本相同的若干点来计算小车匀速时的速度。
2．计算W、2W、3W、……时对应的v、v2、v3、v……数值，填入下面表格。
W v n W 2W 3W 4W 5W v v 2 v 3 v3．逐一与W 的一组数值对照，判断W 与v 的可能关系，或分别试探画出W 与v 、W 与v 2、W 与v 3、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。
六、注意事项1．平衡摩擦力的方法：将木板一端垫高，轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到木板的一个合适的倾角。
2．测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动状态的。
3．橡皮筋应选规格一样的，力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。
4．每次释放小车时，都要让它从同一位置由静止开始运动。
5．小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。
七、误差分析产生原因减小方法偶然误差 ①橡皮筋长短、粗细不一 ②纸带上“点”间距离测量不准③描点不准确 ①选用规格相同的橡皮筋 ②测量、描点尽量准确 系统误差 忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力实验前精确地平衡摩擦力[典型例题]例1.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v1、v2、v3、……(3)作出W-v草图。
(4)分析W-v图象。
如果W-v图象是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝v等关系。
以下关于该实验的说法中不正确的是()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，补偿的方法是使木板适当倾斜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，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算[解析]由实验原理可知改变橡皮筋做功多少的办法是靠改变橡皮筋条数来实现的，A 正确；为使橡皮筋的拉力等于小车所受的合力，通过使木板倾斜的方法平衡摩擦阻力，B正确；若没有平衡或平衡摩擦力不足，就会出现橡皮筋拉力为零后，小车减速运动，打出的点逐渐变密，C正确；计算速度，应以最后一段点间距(即小车达到匀速运动的区域)进行计算，D错误。
[答案]D[典型例题]例2.如图所示为某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验装置，图中小车是在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W。
当用2条、3条、……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。
每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。
(1)在正确操作情况下，打在纸带上的点，并不都是均匀的，如图所示，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________________部分进行测量。
次数橡皮筋做的功10个间隔距离x(m)10个间隔时间T(s)小车获得的速度v n(m/s)小车获得速度的平方v2n(m 2/s 2)1W 0.288 00.2 1.44 2.07 22W 0.417 60.2 2.09 4.36 33W 0.489 60.2 2.45 5.99 44W 0.590 40.2 2.958.7155W 0.648 00.2 3.2410.50_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。
[解析](1)应取小车达到匀速运动的区域来计算，G、J之间某一段或G、J全部。
(2)作出W-v2n图象，如图所示。
在误差允许的范围内，图线是过原点的直线，说明W与v2n成正比。
[答案](1)G、J(只要取匀速部分均正确)(2)见解析[典型例题]例3.某同学在“探究功与速度变化的关系”实验中，设计了如图甲所示的实验。
将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器。
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，得到的纸带如图乙所示，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v A＝0.12 m/s，v B＝0.17 m/s，v C ＝0.21 m/s。
根据以上数据你能否大致判定W∝v2?[解析] 设由O 到A 的过程中，重力对重物所做的功为W OA ，那么由O 到B 过程中，重力对重物所做的功为2W OA ，由O 到C 的过程中，重力对重物所做的功为3W OA 。
由计算可知，v 2A ＝1.44×10－2 m 2/s 2，v 2B ＝2.89×10－2 m 2/s 2，v 2C ＝4.41×10－2 m 2/s 2，v 2B v 2A ≈2，v 2C v 2A≈3，即v 2B ≈2v 2A ，v 2C ≈3v 2A ，由以上数据可以判定W ∝v 2是正确的，也可以根据W -v 2的曲线来判断(如图所示)。
[答案] 见解析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( ) 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：选D 本实验无需测出橡皮筋具体做功的数值，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即可，A 错误；每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证每次实验时，橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍，B 错误；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 错误；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。
2．在“探究功与速度变化的关系”实验中，橡皮筋释放后，关于小车的运动，下列说法正确的是( )A ．一直做匀速直线运动B ．先做匀加速直线运动，再做匀速直线运动C．先做加速度减小的变加速直线运动，再做匀速直线运动D．先做加速度增大的变加速直线运动，再做匀速直线运动解析：选C橡皮筋对小车的拉力是变力且逐渐变小，所以小车先做加速度减小的变加速直线运动，橡皮筋对小车做功完毕后，小车将做匀速直线运动，C正确。
3．[多选]在用如图所示装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时，下列说法正确的是()A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值B．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值C．通过打点计时器打点的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度解析：选AC实验通过增加橡皮筋的条数，使橡皮筋对小车做的功按整数倍增加，A 正确，B错误；小车的速度对应的是橡皮筋对小车做功完毕时的最大速度，C正确，D错误。
4．(2016·晋江高一检测)在探究功W与物体速度v的变化关系的实验中，正确的图象应为()解析：选C实验证明，合力做的功W与物体速度的二次方成正比，即所得W-v2图象为过原点的倾斜直线，故C正确。
5．在“探究做功与速度变化的关系”实验中，常用的两种实验方案如图所示：甲方案通过重物提供牵引力，小车在牵引力作用下运动，用打点计时器测量小车的速度，定量计算牵引力所做的功，进而探究牵引力所做功与小车速度的关系；乙方案通过不同条数橡皮筋将小车弹出，用打点计时器测量小车的速度，进而探究橡皮筋对小车所做功与其速度的关系。
(1)[多选]针对这两种实验方案，以下说法正确的是()A．甲方案可以只打一条纸带研究，而乙方案必须打足够多条纸带才能研究B．甲方案中需要平衡小车运动中受到的阻力，而乙方案中不需要平衡阻力C．甲方案中小车质量必须远大于所挂重物的质量，而乙方案中对小车质量没有特别的要求D．乙方案中换用2根同样的橡皮筋在同一位置释放，橡皮筋所做的功与一根橡皮筋拉至伸长量为原来2倍时所做的功是一样的(2)某同学在实验中打出的一条纸带如图所示，0、1、2、……7为纸带上连续打出的点，打点计时器的电源频率为50 Hz。
根据这条纸带，可以判断他在实验中采用的是________(填“甲”或“乙”)方案，实验中小车失去外力后的速度为________m/s。