2019高一物理必修二课件：7.6实验：探究功与速度变化的关系

变式训练 1－1
在“探究功与速度变化的关系”实验
中，某同学设计了如图甲所示的实验方案：使小物块在橡皮筋的 作用下沿水平桌面被弹出，第二次、第三次…操作时分别改用 2 根、3 根、…同样的橡皮筋将小物块弹出，测出小物块被弹出时 速度，然后找到牵引力对小物块做的功与小物块速度的关系.
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
三、实验原理 探究做功与速度变化的关系，可通过改变力 对物体做的功，测出力对物体做不同的功时物体 的速度， 为简化实验， 可将物体初速度设置为零，
橡皮筋的条数 可用如图所示的装置进行试验， 通过增加___________________ 使 打点计时器和纸带 来测 橡皮筋对小车做的功成倍增加， 再通过___________________
科学思维析要点
要点精讲 易错明辨
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
要点 1|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，小车此时速度的表达式 x 为 v＝ ，其中 T 是打点计时器的打点周期．即选择相邻距离基 2T 本相同的若干点 A1、A2、A3…来计算小车匀速运动时的速度．
关．根据记录的数据判定 d 与 v 的关系．
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
2 v2 － v t 0 【解析】 (1)该实验中，根据 W＝Fs，F＝ma 和 s＝ ， 2a
1 2 1 2 可得，Fs＝ mvt － mv0，即外力做功与重物的质量无关，实验不 2 2 需要测量重物的质量(重力)． (2)该实验中已经测量了物体的位移与速度，来探究合外力与 物体的速度的变化关系 ， 所以是否存在摩擦力对该实验没有影 响．故不需要平衡摩擦力．
1. 提高效率 Increase the Efficiency 2. 创造未来 To create the future 3. 铸就辉煌 C a s t b r i l l i a n t
2．计算对小车做的功分别为 W、2W、3W…时对应的 v、v2、 v3、 v…的数值，填入表格 W v
n
W
2W
v/(m/s) v2/(m/s)2 1 v/(m/s)2
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
(3)为了探究做功与速度变化的规律，依次得到的实验数据记 录如表所示．请选取其中最合适的两行数据在图 2 的方格纸内描 点作图． (4)从图象得到的直接结论是____________________，从而间 接得到做功与物体速度变化的规律是______________________．
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
典例 1
如图 1 所示是小徐同学做“探究做功与速度变化
的关系”的实验装置．他将光电门固定在直轨道上的 O 点，用同 一重物通过细线拉同一小车， 每次小车都从不同位置由静止释放， 各位置 A、B、C、D、E、F、G(图中只标出了 O、G)离 O 点的距 离 d 分别为 8 cm、16 cm、24 cm、32 cm、40 cm、48 cm，56 cm.
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
要点 2|注意事项和误差分析 1．注意事项 (1)适度平衡小车受到的摩擦力； (2)每次实验小车都要从同一位置由静止开始运动； (3)应选择粗细均匀，一致性好的橡皮筋； (4)橡皮筋的拉伸长度要适度； (5)使小车挂住橡皮筋的中点；放正小车，使小车沿木板的中 间线运动．
1. 提高效率 Increase the Efficiency 2. 创造未来 To create the future 3. 铸就辉煌 C a s t b r i l l i a n t
基础知识自梳理
课前预习 自主学习
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
(4)从题图 2 的图象得到的直接结论是 d 与 v2 成正比； 从而间 接得到做功与物体速度变化的规律是合外力做功与 v2 成正比．
【答案】 (1)不需要 (2)否 (3)见解析图 (4)d 与 v2 成正比
做功和速度的二次方成正比
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
(3)实验时，选择相同的橡皮筋，使橡皮筋的形变量相同，通 过改变橡皮筋的条数改变橡皮筋对小车所做的功，A 选项正确． (4)物块在桌面上运动时，摩擦力存在，对物块做负功，图象 不过原点．
答案：(1)DE
(2)v＝L
g 2h
(3)A
(4)物体在桌面上运动
时要克服摩擦力做功
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
名师方法总结 探究类实验在合理设计安装实验器材的前提下准确测量数 据．对数据的处理是探究类实验的重点．一般的程序(以本实验为 例)有：先对测量数据进行估计，或者作出 Wv 草图，大致判断两 个量可能有什么关系．如果 Wv 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… .
1. 提高效率 Increase the Efficiency 2. 创造未来 To create the future 3. 铸就辉煌 C a s t b r i l l i a n t
3．用两条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次
相同 ，这样橡皮筋对小车做的功为 W2，测出小车的速度 ___________
1. 提高效率 Increase the Efficiency 2. 创造未来 To create the future 3. 铸就辉煌 C a s t b r i l l i a n t
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．
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
2．误差分析 (1)误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的 拉力与橡皮筋的条数不成正比． (2)平衡摩擦力不彻底或平衡过度也会造成误差． (3)利用打上点的纸带计算小车的速度时， 测量不准带来误差．
量每次实验后小车的速度．最后探究力做的功与速度变化之间的 关系．
1. 提高效率 Increase the Efficiency 2. 创造未来 To create the future 3. 铸就辉煌 C a s t b r i l l i a n t
四、实验步骤 1．先将木板置于水平桌面上，然后在钉有钢钉的长木板上放 好实验小车． 2．先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车的 速度 v1，设此时橡皮筋对小车做的功为 W1，记入表格．
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
(3)根据表格中记录的数据可得，物体的位移 d 与物体的速度 以及速度的平方根都不存在正比例的关系，与速度的平方接近正 比例关系，所以可选择 v2 为坐标系的纵坐标．将表格中的数据在 dv2 坐标系中描点连线如图．
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
(4)根据实验数据做出 Wv2 的图象如图乙所示， 图线不通过原 点的原因是____________________________．
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
解析：(1)(2)分析物块的运动情况可知，物块离开桌面后做平 1 2 抛运动，竖直方向上，h＝ gt ，水平方向上，L＝vt，联立解得 v 2 ＝L g . 2h 要测物块被弹出时的速度，需要测量桌面到地面的高度 h， 小物块抛出点到落地点的水平距离 L.
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
第6节 实验：探究功与速度变化的关系
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
[知识概要] 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．体会探究过程和所用的方法．
3W
4W
5W
v v2 v3 v
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
3.逐一与 W 的一组数值对照，判断 W 与 v、v2、v3、 v…的 可能关系或尝试着分别画出 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．
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
(1) 该实验是否需要测量重物的重力？ ________( 填“需要” 或“不需要”)． (2) 该 实 验 是 否 必 须 平 衡 摩 擦 力 ？ ________( 填 “ 是 ” 或 “否”)．
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
v2，记入表格． 4．用三条、四条、…橡皮做实验，用同样的方法测出功和 速度，记入表格． 5．建立直角坐标系，用纵坐标表示力对物体做的功 W，用横
2 坐标表示物体的速度 v 或速度的平方 v ，描点、连线，得出结论． 1. 提高效率 Increase the Efficiency
2. 创造未来 To create the future 3. 铸就辉煌 C a s t b r i l l i a n t
一、实验目的 探究力对物体做功与物体速度变化的关系． 二、实验器材 小车(前面带小钩)、100～200 g 的砝码、长木板(两侧适当的 对称位置钉两个铁钉)、 打点计时器及纸带、 学生电源及导线(使用 电火花计时器不用学生电源)、5～6 条等长的橡皮筋、刻度尺．
1. 提高效率 Increase the Efficiency 2. 创造未来 To create the future 3. 铸就辉煌 C a s t b r i l l i a n t
1. 提高效率 Increase the Efficiency 3. 铸就辉煌
【思路点拨】 该“探究做功与速度变化的关系”的实验中， 要验证物块在外力的作用下经过连续相等的位移时 ，外力做功与 物体的速度变化的关系，即：W＝Fs 与物体的速度 v 之间的关
2 v2 － v t 0 系．而 s＝ ， 与物体的重力无关 ， 与是否存在摩擦力也无 2a
(1)(多选)要测得小物块被弹出后的水平速度，需要测量哪些 物理量：________(填正确答案标号，g 已知)． A．小物块的质量 m B．橡皮筋的原长 x C．橡皮筋的伸长量Δ x D．桌面到地面的高度 h E．小物块抛出点到落地点的水平距离 L Increase the Efficiency 1. 提高效率
3. 铸就辉煌
(2)用测量的物理量表示获得速度大小的表达式__________． (3)能够实现橡皮筋对小物块做功整数倍变化的是________． A．增加相同橡皮筋的条数，使小物块每次从同位置释放 B．橡皮筋两端固定，使橡皮筋的伸长量依次加倍 C．橡皮筋两端固定，使橡皮筋的长度依次加倍 D．释放小物块的位置等间距的变化
实验次数 d/×10
－2
1
2
3
4
5
6
7
m
8.00 16.00 24.00 32.00 40.00 48.00 56.00 0.49 0.24 0.70 0.69 0.48 0.83 0.85 0.72 0.92 0.99 0.98 1.00 1.09 1.19 1.04 1.21 1.46 1.10 1.50 2.25 1.23