【配套K12】2018_2019学年高中物理第七章机械能守恒定律6实验探究功与速度变化的关系习题新人

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人教版高一物理必修2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课件(共41张PPT)

3.以牵引力对小车做功W为纵坐标，小车获得速度v为横坐标，作出W-v图像，即功与速度图像。分析这个图像，可以了解两者的定量关系。
4.用打点计时器能够很容易测量小车的速度。这个实验的关键是为小车提供可测量的（或者虽不能测量但可以定量地比较大小的）作用力。以下两个案例可供参考。
参考案例一
（2）根据第四次的纸带（如图所示）求得小
车获得的速度为
m/s。（保留三位
有效数字）
10.在“探究动能定理”实验中，某实验小组采用如图所示的装置，在水平气垫导轨上安装了两个光电门M、N，滑块上固定一遮光条，细线绕过定滑轮将滑块与力传感器相连，
传感器下方悬挂钩码。已知遮光条的宽度为 d，钩码与力传感器的总质量为m。
如图所示，由重物通过滑轮牵引小车，当小车的质量比重物大很多时，可以把重物所受的重力当做小车受到的牵引力。小车运动的距离可以由纸带测出。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功。
参考案例二
如图所示，使小车在橡皮筋的作用下弹出。
第二次、第三次……操作时分别改用2根、3 根……同样的橡皮筋，并使小车从同样的位置被弹出；那么橡皮筋对小车做的功一定是第一次的2倍、3倍……测出小车被弹出后的速度，能够找到牵引力对小车做的功与小车速度的关系。
A.甲和乙的分析都正确
B.甲的分析不正确，
乙的分析正确
C.甲和乙的分析都不正确
D.甲的分析正确，乙的分析不正确
7.在“探究功与速度变化的关系”实验中，我们用1条、2条、3条…相同的橡皮筋进行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

2018-2019学年高中物理第七章机械能守恒定律 6 实验探究功与速度变化的关系讲义新人教版必修2

备用习题
(2)此次实验探究的结果误差很大，他没能得到“合力对物体做的功W∝v 过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是________． A．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多 B．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多 C．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏 D．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的主要原因
6 实验：探究功与速度变化的关
教学目标
1．领会探究功与速度变化的关系实验的设计思路，经历探究学习的情感 2．知道用一根橡皮筋所做的功为“单位的功”，理解小车做匀速运动阶合理．
3．能进行实验操作，会采集实验数据，理解实验数据处理时寻找W与v的
重点难点
【重点】学习探究功与速度变化关系的物理方法，并会利用图像法处理数据．【难点】实验数据的处理方法——图像法．
教学建议
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，要重点掌握本实验法．另外用图像处理数据比较形象、直观，而且误差也小，所以这种方法应用.
新课导入
【导入一】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．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我们先来研究力对物体做的功和速度变化的关系．
教学建议
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不论做几次，在允许的误差范围内结果都应该是相同的．

高中物理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教案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。

【推荐精选】2018-2019学年高中物理第七章机械能守恒定律 6 实验：探究功与速度变化的关系学案新人教版

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物体速度变化的关系.一、方案一借助恒力做功探究功与速度变化的关系1.原理由钩码通过滑轮牵引小车，当小车的质量比钩码质量大得多时，可以把钩码所受的重力当作小车受到的牵引力.如图1所示.图1改变钩码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)按图所示安装好实验器材.(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(填“不挂”或“挂上”)钩码，接通电源，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，小车运动一段时间后，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，不挂钩码，轻推小车后，小车能做匀速直线运动.(2)为保证钩码的重力近似等于小车受到的牵引力，应使钩码的质量远小于小车的质量. (3)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. 二、方案二借助橡皮筋做功探究功与速度变化的关系 1.原理使小车在橡皮筋的作用下弹出，如图2所示.图2改变橡皮筋的条数(用n 表示条数)，橡皮筋对小车做的功分别是一条橡皮筋做功时的n 倍，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)按图所示安装实验器材. (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v 1，设此时橡皮筋弹力对小车做的功为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v 2、v 3、v 4…，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3所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功与小车速度变化的关系，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.图3(2)计算橡皮筋弹力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.(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.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)实验中不必算出功的具体数值，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.一、借助恒力做功探究功与速度变化的关系例1如图4所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况.利用该装置可以完成“探究做功与物体速度变化的关系”的实验.图4(1)打点计时器使用的电源是________(填选项前的字母).A.直流电源B.交流电源(2)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是________(填选项前的字母).A.把长木板右端垫高B.改变小车的质量在不挂重物且________(填选项前的字母)的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响.A.打点计时器不打点B.打点计时器打点(3)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C…若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C…各点到O点的距离分别为x1、x2、x3…，如图5所示.图5实验中，重物质量________小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg.A.远小于B.远大于C.等于(4)从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W＝________，打B点时小车的速度v ＝________.答案(1)B (2)A B (3)A (4)mgx2x3－x1 2T【考点】重物做功、探究功与速度变化的关系【题点】重物做功、探究功与速度变化关系的数据处理和结论二、借助橡皮筋做功探究功与速度变化的关系例2某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图6所示，图中小车在一条橡皮筋作用下弹出，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(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根据打点计时器所打在纸带上的点进行计算.图6(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________(选填“交流”或“直流”)电源.(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力，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(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，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，下列说法正确的是( )A.橡皮筋处于原长状态B.橡皮筋仍处于伸长状态C.小车在两个铁钉的连线处D.小车已过两个铁钉的连线(4)在操作正确的情况下，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，应选用图7纸带的______(填“A～G”或“G～J”)部分进行测量.图7答案(1)交流(2)D (3)B (4)G～J解析(1)打点计时器使用的是交流电源.(2)平衡摩擦力时，应将纸带穿过打点计时器系在小车上，放开拖着纸带的小车，小车以及纸带与打点计时器之间的摩擦力和小车的重力沿木板方向的分力平衡，故D正确.(3)木板水平放置，未平衡摩擦力.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，小车在两个铁钉连线的左侧，尚未到两个铁钉的连线处，故B正确.(4)从纸带上看，纸带的G～J段打点比较均匀，所以应选用纸带的G～J段进行测量.【考点】橡皮筋做功、探究功与速度变化的关系【题点】橡皮筋做功、探究功与速度变化关系的综合考查例3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)试在图8甲、乙中作出相应关系图象.图8(2)从图象可以得出的实验结论是__________________________________________.答案(1)见解析图(2)W∝v2解析(1)如图所示(2)从图(b)看出W∝v2.【考点】重物做功、探究功与速度变化的关系【题点】重物做功、探究功与速度变化关系的数据处理和结论1.(借助橡皮筋做功探究功与速度变化的关系)小王同学做“探究合力做功与物体速度变化关系”的实验装置如图9甲所示，小车在橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行.先平衡摩擦力，用1条橡皮筋对小车做的功记为W，当用2条、3条…实验时，每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致.实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.图9(1)在实验准备过程，小王整理了一些实验器材如图乙所示，还缺少的器材是(3个)________；(2)用一条纸带穿过打点计时器，该同学发现有图10中的两种穿法，感到有点犹豫.你认为________(选填“A”或“B”)的穿法更合理；图10(3)该同学在实验过程中，①应平衡摩擦力；②应选长短、粗细一样的橡皮筋若干；③每次实验都让小车从同一地点由静止释放.以上操作对“实验中每条橡皮筋做相同的功”这一要求有帮助的是________(填序号).答案(1)低压交流电源、刻度尺、导线(2)B (3)②③【考点】重物做功、探究功与速度变化的关系【题点】重物做功、探究功与速度变化关系的数据处理和结论2.(借助恒力做功探究功与速度的关系)某实验小组采用如图11所示的装置探究功与速度变化的关系，图中小车中可放置砝码，实验中，打点计时器的工作频率为50Hz.图11(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系列点，______________；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)图12是钩码质量为0.03kg、砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D、E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中的相应位置.图12纸带的测量结果(3)本实验，若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，应采取的两项措施是：①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________. 答案 (1)②先接通电源再释放小车关闭打点计时器电源 (2)5.18(5.16～5.20均可) 0.49(3)①平衡摩擦力 ②令钩码的重力远小于小车及砝码的总重力解析 (1)将小车停在打点计时器附近后，需先接通电源，再释放小车，让其拖动纸带，待打点计时器在纸带上打下一系列点后，关闭打点计时器电源.(2)在验证C 点时，由题图可知，C 点与刻度尺上的6.18cm(6.16～6.20cm 均可)对齐，所以C 点距O 点的距离是x OC ＝5.18cm(5.16～5.20cm 均可).从纸带上可知C 点的速度就是BD 段的平均速度，v C ＝7.15－3.200.08×10－2m/s≈0.49 m/s.(3)平衡摩擦力后，线上的拉力就等于小车受到的合外力.当钩码的重力远小于小车及砝码的总重力时，线上的拉力就近似等于钩码的重力. 【考点】重物做功、探究功与速度变化的关系【题点】重物做功、探究功与速度变化关系的综合考查1.(多选)关于“探究恒力做功与速度变化的关系”的实验，下列说法中正确的是( )A.应调节定滑轮的高度使细绳与木板平行B.应调节定滑轮的高度使细绳保持水平C.平衡摩擦力时，若纸带上打出的点越来越密，就应调大斜面倾角D.平衡摩擦力时，若纸带上打出的点越来越疏，就应调大斜面倾角答案AC解析实验中调整定滑轮高度，使细绳与木板平行，这样能使细绳对小车的拉力等于它受到的合力，A对，B错；纸带上打出的点越来越密，表明小车做减速运动，摩擦力平衡不够，这时需要垫高木板一端，使斜面倾角增大，直到打出的点均匀为止，C对，D错.【考点】重物做功、探究功与速度变化的关系【题点】重物做功、探究功与速度变化关系的数据处理和结论2.用如图1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，小车在橡皮条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：图1(1)适当垫高木板是为了________；(2)通过纸带求小车速度时，应使用纸带的________(填“全部”“前面部分”或“后面部分”)；(3)若实验做了n次，所用橡皮条分别为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表示橡皮条对小车所做的功，作出的W－v2图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v的关系是________________________________；(4)以下关于该实验的说法中有一项正确的，它是( )A.通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值B.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C.小车在橡皮筋的作用下弹出，橡皮筋所做的功可根据公式W＝FL算出D.实验中先释放小车再接通电源答案(1)平衡摩擦力(2)后面部分(3)W与v2成正比(4)B【考点】重物做功、探究功与速度变化的关系【题点】重物做功、探究功与速度变化关系的数据处理和结论3.在“探究恒力做功与物体的速度变化的关系”的实验中备有下列器材：A.打点计时器；B.天平；C.秒表；D.低压交流电源；E.电池；F.纸带；G.细线、砝码、小车、砝码盘；H.薄木板.(1)其中多余的器材是________(填字母代号)；缺少的器材是________________.(2)测量时间的工具是____________；测量质量的工具是________________.(3)如图2所示是打点计时器打出的小车(质量为m)在恒力F作用下做匀加速直线运动的纸带，测量数据已用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为T.请分析，利用这些数据能否完成“探究恒力做功与物体的速度变化的关系”实验？若不能，请说明理由；若能，请写出做法.图2答案(1)C、E 毫米刻度尺(2)打点计时器天平(3)见解析解析(1)计算小车速度是利用打上点的纸带，故不需要秒表，打点计时器应使用低压交流电源，故多余的器材是C、E；测量点与点之间的距离要用毫米刻度尺，故缺少的器材是毫米刻度尺.(2)测量时间的工具是打点计时器；测量质量的工具是天平.(3)能，从A到B的过程中，恒力做的功为W AB＝Fx AB，A、B两点的速度可根据v A＝x A2T ，v B＝x B2T算出.【考点】重物做功、探究功与速度变化的关系【题点】重物做功、探究功与速度变化关系的数据处理和结论4.为了探究“合力做功与速度变化的关系”，某学习小组在实验室组装了如图3所示的装置，备有下列器材：打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平、细沙.他们称得滑块的质量为M、沙和小桶的总质量为m.当滑块连接上纸带，让细线跨过光滑滑轮并悬挂空的小桶时，滑块处于静止状态.要完成该实验，请回答下列问题：图3(1)要完成本实验，还缺少的实验器材是____________.(2)实验时为保证滑块受到的合力与沙、小桶的总重力大小基本相等，沙和小桶的总质量应满足的实验条件是______________________________________________，实验时为保证细线拉力等于滑块所受的合力，首先要做的步骤是______________.(3)在满足(2)问的条件下，让沙和小桶带动滑块加速运动，如图4所示为打点计时器所打的纸带的一部分，图中A、B、C、D、E是按时间先后顺序确定的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，相邻计数点间的距离已标注在图上，当地重力加速度为g，在B、D两点间对滑块进行研究，合力对滑块做的功为______________，v B＝____________，v D＝____________(用题中所给的代表数据的字母表示).图4答案(1)毫米刻度尺(2)沙和小桶的总质量远小于滑块的质量平衡摩擦力(3)mg(x2＋x3) x1＋x22Tx3＋x42T【考点】重物做功、探究功与速度变化的关系【题点】重物做功、探究功与速度变化关系的数据处理和结论5.如图5所示，某同学在做“探究功与速度变化的关系”的实验.当小车在1条橡皮筋的作用下沿木板滑行时，橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条…相同的橡皮筋重复实验时，橡皮筋所做的功分别为2W、3W…图5(1)实验室提供的器材如下：长木板、小车、橡皮筋、打点计时器、纸带、电源等，还缺少的器材是__________.(2)图5中小车上有一固定小立柱，下面给出了4种橡皮筋与小立柱的套接方式，为减小实验误差，你认为最合理的套接方式是________.(3)在正确操作的情况下，交流电源的频率为50Hz ，某次所打的纸带，相邻两点间的距离如图6所示.打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量橡皮筋做功后小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测量(用纸带上所标注的字母回答)，小车获得的速度是________m/s.(结果保留两位有效数字)图6答案 (1)毫米刻度尺 (2)A (3)GJ 0.60解析 (1)处理实验数据时需要测量两计数点间的距离，因此还需要的器材是：毫米刻度尺. (2)由题图可知，橡皮筋最合理的套接方式是选项A ，以选项A 的方式套接，释放小车后，橡皮筋不会影响小车的运动.(3)由题图纸带可知，GJ 部分两点间的距离相等，小车做匀速直线运动，故应选用纸带的GJ 部分，小车获得的速度v ＝x t ＝0.012 00.02m/s ＝0.60 m/s.【考点】重物做功、探究功与速度变化的关系【题点】重物做功、探究功与速度变化关系的数据处理和结论6.“探究功与物体速度变化的关系”的实验如图7甲所示，当小车在一条橡皮筋作用下弹出时，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.图7(1)为消除摩擦力对本实验的影响，应该将木板的________(填“左”或“右”)端稍微抬高.平衡摩擦时，小车是否要拖着纸带穿过打点计时器进行？________(填“是”或“否”) (2)实验时打在纸带上的点并不都是均匀的，如图乙所示，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测量(填“AE”或“EG”).(3)分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度v1、v2、v3…，作出W－v图象，则下列符合实际的图象是________(填字母序号).答案(1)左是(2)EG(3)D【考点】重物做功、探究功与速度变化的关系【题点】重物做功、探究功与速度变化关系的数据处理和结论7.某同学利用图8甲所示装置探究力对物体做的功与物体速度变化的关系，得到了下表的数据：(注：每条橡皮筋拉伸的长度都一样)图8(1)由表可得出定性结论：______________________________________________________.(2)设一条橡皮筋拉伸到固定长度所做的功为W0，大致画出橡皮筋所做的功W与小车速度v 的图象.(画在图乙中)(3)根据以上的W－v图象对W与v的关系作出初步判断：__________________________.(4)根据数据完成下表的空白部分：答案见解析解析每条橡皮筋拉伸的长度都一样，一条橡皮筋拉伸到固定长度所做的功为W0，第2、3、4、5次拉伸橡皮筋做的功应分别为3W0、4W0、5W0、6W0.(1)定性结论：橡皮筋做的功与小车获得的速度有关，并且做功越多，小车获得的速度越大.(2)W与v的图象如图所示.(3)W与v的图象很像抛物线，可能W∝v2.(4)如下表【考点】橡皮筋做功、探究功与速度变化的关系【题点】橡皮筋做功、探究功与速度变化关系的综合考查。

高中物理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教案2新人教版必修48

第6节实验：探究功与速度变化的关系【教学目标】1、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。

2、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。

3、情感态度与价值观：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”的科学理念。

【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【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【教学课时】1课时【教学过程】情景引入：我们知道，功是力在空间上的积累效应，是一个过程量，而速度是一个状态量，速度变化才是过程量，所以我们必须向学生交代清楚这一点，并指明当我们研究力对原来静止的物体做功时，速度变化的大小与物体获得的速度在数值上是相同的。

于是我们的实验目的为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。

新课教学阅读教材，提出方法（1）实验装置：见右图。

配套器材：课本方案装置（2）实验思想方法：倍增法。

虽为变力做功，但橡皮条做的功，随着橡皮条数目的成倍增加功也成倍增加。

高中物理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检测新人教版必修2

- 让每一个人同等地提高自我第七章机械能守恒定律第六节实验：研究功与速度变化的关系1．在“研究功与速度化的关系”的中，获取的如所示，小的运状况可描绘： A、 B 之________运； C、D 之________运．小走开橡皮筋后的速度 ________m/s.分析：由可知小在A、B 之做加快运，因为相数点位移之差不等，由x＝ aT2知，小的加快度是化的，故做加快运．在C、 D 之数点平均散布，明小做匀速运．小走开橡皮筋后做匀速运，由CD段求出速度：xv＝t＝! m/s＝0.36 m/s.答案：加快匀速2. 用如所示的装置，研究功与物体速度化的关系，，先适合高木板，而后由静止放小，小在橡皮筋力的作用下被出，沿木板滑行．小滑行程中通打点器的，其运状况．察前方部分点迹疏密不匀，后边部分点迹比平均，回答以下：(1)适合高木板是了 ________________________________ ．(2)通求小速度，使用的 __________( 填“所有”“前方部分”或“后边部分” ) ．(3)若做了 n 次，所用橡皮筋分1根、2根⋯⋯ n 根，通求出小的速度分 v1， v2，⋯， v ，用 W表示橡皮筋小所做的功，作出的2是一条坐W－ vn原点的直，明W与 v 的关系是___________________________________________ ______________________________________________________.分析： (1) 使橡皮筋小做的功等于协力小做的功，需利用小重力沿木板方向的分力均衡摩擦力．(2) 中需要求橡皮筋做功后小得的速度，因此用的后面部分． (3) “ 原点的直”意味着横坐的两个量成正比关系．答案： (1) 均衡摩擦力(2) 后边部分(3) 与速度v 的平方成正比W 3．在用如所示的装置做“研究功与速度化的关系”的，(1)了均衡摩擦力，中能够将木板的________( 填“左端”或“右端” ) 适合高，使小拉着穿打点器的自由下滑能保持________运．(2)了使橡皮筋小做的功成整数倍增添，每次中橡皮筋的格要相同，拉伸到________．(3)如所示，在正确操作状况下，打在上的点，其实不都是平均的，了量小得的速度，用的 ________部分行量．分析： (1) 均衡摩擦力将木板固定有打点器的一适合高，使小做匀速直运．(2) ，每次将不一样数目的橡皮筋拉伸到同一地点．(3) 橡皮筋做完功后，小做匀速运，中小做匀速运的速度，在上，要用点迹距离相等的数点行量，用上的GJ部分行量．答案： (1) 左端匀速(2) 相同地点(3) GJ4．在“研究做功与速度化的关系” 中，常用的两种方案如所示．甲通重物供给引力，小在引力作用下运，用打点器量小的速度，定量算引力所做的功，而研究引力所做功与小速度的关系；乙通不一样条数橡皮筋的作用下将小出，用打点器量小的速度，而研究橡皮筋小所做功与其速度的关系．(1)( 多 ) 两种方案，以下法正确的选项是()A．甲能够只打一条研究，而乙必打足多条才能研究B．甲中需要均衡小运中遇到的阻力，而乙中不需要均衡阻力C．甲中小量必大于所挂重物的量，而乙中小量没有特的要求D．乙方案中，用 2 根同的橡皮筋在同一地点放，橡皮筋所做的功与一根橡皮筋拉至伸量本来 2 倍橡皮筋所做的功是一的(2) 某同学在中打出的一条如所示，0，1，2，⋯，7 上打出的点，打点器的源率50 Hz.依据条，能够判断他在中采纳的方案是________( 填“甲”或“乙” ) ，中小失掉外力后的速度________m/s.分析： (1) 甲实验中依据打下的一条纸带，运用匀变速直线运动的推论可求得速度，并能依据纸带丈量出重物着落的距离，即可进行研究；在乙实验中，要改变拉力做功时，用不同条数的橡皮筋且拉到相同的长度，这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系，因此一定打足够多条纸带才能研究，故 A 正确．在两个实验中，小车下滑时遇到重力、细线或橡皮筋的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于协力，则都要用重力的下滑重量来均衡摩擦力，使得拉力的功等于合外力对小车做的功，故 B 错误．在甲实验中，要用重物的重力代替细线的拉力，一定知足这个条件：小车质量远大于所挂重物的质量；而在乙实验中，小车质量没有特其他要求，故 C 正确．由橡皮筋伸长量越大，拉力越大，在乙实验中，换用 2 根相同的橡皮筋在同一地点开释，若橡皮筋伸长量变成本来的 2 倍，则橡皮筋做功增添，大于本来的 2 倍，故D错误．应选 A、 C.(2)在甲实验中，小车做匀加快直线运动，依据推论：x＝ aT2，在连续相等时间内位移应平均增大；在乙实验中，小车先做变加快运动，在失掉外力后做匀速直线运动．由纸带上的数据看出，此小车最后做匀速运动，故他在实验中采纳的方案是乙．由数据看出，打点 4 后小车失掉外力，则速度为：v＝x＝错误!×10－2m/s＝1.75 m/s. t答案： (1)AC (2) 乙5．某同学利用图甲研究力对物体做的功与物体速度的关系，获取了表中的数据：图甲实验次数12345橡皮筋条数13457小车速度 /(m · s－1)v( 注：每条橡皮筋拉长的长度都相同)(1) 由表可得出定性结论：_________________________________.(2) 设一条橡皮筋拉长到固定长度所做功为W0，在图乙中大概画出橡皮筋所做的功W与小车速度 v 的图象．图乙- 让每一个人同等地提高自我(3) 由图乙大概可判断出W与 v 的关系是__________________．(4)填写表中的空白部分．实验次数12345橡皮筋做功W0v2/(m2·s－2)W与 v 的关系分析：每条橡皮筋拉长的长度都相同，一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为W0，则做功与拉长橡皮筋条数成正比，第2、3、4、5 次拉长橡皮筋做功应分别为3W0、4W0、5W0、7W0.(1)定性结论：小车获取的速度与橡皮筋做的功相关，而且做功越大，小车获取的速度越大．(2)W与 v 关系的图象为抛物线，如下图．(3)W∝v2.(4)如表．实验次数12345橡皮筋做功W3W4W5W7W00000v2/(m2·s－2)W与 v 的关系W∝ v2答案：看法析6．某同学在“研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，使重物静止在凑近计时器的地方．而后接通电源，松开纸带，让重物自由着落，计时器就在纸带上打下一系列小点．获取的纸带如图乙所示．O 点为计时器打下的第 1 个点．该同学对数据进行了以下办理：取OA＝＝，并依据纸带算出了、、C 三点的速度分别为vA＝0.12 m/s，B＝0.17 m/s，CAB BC A B v v ＝0.21 m/s.- 让每一个人同等地提高自我图甲图乙依据以上数据你可否大概判断W∝ v2?分析：设由O 到A的过程中，重力对重物所做的功为0，那么由到B的过程中，重力W O对重物所做的功为2W0，由O到C的过程中，重力对重物所做的功为23W0，由计算可知v A＝× 1022－2222－2222－222v B v C2222 m /s ，v B＝× 10m /s ，v C＝× 10m /s ，2≈ 2，2≈3.即v B≈2v A，v C≈3v A，由以上数v A v A据可判断 W∝ v2是正确的．也能够依据W－v2的图象来判断，如图．答案：看法析。

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高中物理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预习导航学案新人教版必修2
预习导航
一、实验目的
探究恒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。

三、实验原理：倍增法
探究恒力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，可用如图所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测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。

四、实验步骤
1．按实验要求安装好实验仪器。

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，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，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。

浙江专用2018_2019学年高中物理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课件新人

解析
(1)“打纸带时，要先接通电源，后释放小车，每次释放小车时，必须从同一点
－2 3.46 × 10 x 静止释放，以保证每次每条橡皮筋做的功相等。 (3)v2＝T＝ m/s＝1.73 m/s， 0.02
v2＝1.732 m2/s2≈2.99 m2/s2。由数据可以看出在误差范围内，橡皮筋做的功与速度的平方成正比。
－2 xBD （11.71－8.15）×10 m (2)由刻度尺的读数规则知： xC＝9.80 cm，vC＝＝＝ 2T 0.2 s
0.178 m/s。
答案
(1)ABC
(2)9.80(9.78～9.82范围内都可)
0.178 (0.175～0.180范围内都可)
内部文件，请勿外传
内部文件，请勿外传
图6
解析
(1)探究“功与速度变化关系”的实验，细绳拉力应为合力，所以该方案需
要平衡摩擦力且细线应与木板平行，A、C 正确；重物运动过程也有加速度，需满足 ma 相对于 Ma 可忽略， (其中 m 为重物质量， M 为小车质量)，即需满足 m≪M， B 正确；小车一直加速，没有匀速时的速度，D 不正确。故选 A、B、C。
(5)打出的纸带上的点间距并不都是均匀的，应选取点间距均匀部分来求小车的速度。
5.实验结论无论是通过计算法还是作图法都可以得出力对物体做的功与物体速度的平方成正比的结论，即W∝v2。
6.误差分析
(1)误差来源
①忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力对实验有影响。
②橡皮筋长度、粗细不一，使得拉力及拉力做的功与橡皮筋条数不成正比带来误差。 ③纸带上所打点的间距测量也会带来误差。 ④描点不准确带来误差。
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。

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第6节实验探究功与速度变化的关系[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．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．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．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，可用如图所示的装置进行试验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测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．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．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v2，记入表格．4．用三条、四条、…橡皮筋做实验，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，用横坐标表示物体的速度v或速度的平方v2，描点、连线，得出结论．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A1、A2、A3…来计算小车匀速运动时的速度．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3.逐一与WW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．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)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”)．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__________________________________．【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之间的关系．而s ＝v 2t －v 22a，与物体的重力无关，与是否存在摩擦力也无关．根据记录的数据判定d 与v 的关系．【解析】 (1)该实验中，根据W ＝Fs ，F ＝ma 和s ＝v 2t －v 22a ，可得，Fs ＝12mv 2t －12mv 20，即外力做功与重物的质量无关，实验不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．(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v 2为坐标系的纵坐标．将表格中的数据在d v 2坐标系中描点连线如图．(4)从题图2的图象得到的直接结论是d 与v 2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v 2成正比．【答案】 (1)不需要 (2)否 (3)见解析图 (4)d 与v 2成正比做功和速度的二次方成正比在“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)(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mB ．橡皮筋的原长xC ．橡皮筋的伸长量ΔxD ．桌面到地面的高度hE ．小物块抛出点到落地点的水平距离L(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(4)根据实验数据做出W v 2的图象如图乙所示，图线不通过原点的原因是________________________________________________________________________．解析：(1)(2)分析物块的运动情况可知，物块离开桌面后做平抛运动，竖直方向上，h ＝12gt 2，水平方向上，L ＝vt ，联立解得v ＝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 .(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 ＝Lg2h(3)A (4)物体在桌面上运动时要克服摩擦力做功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….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．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．典例2 某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验如图1所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出的，沿木板滑行，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(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根据打点计时器所打在纸带上的点进行计算．(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________(填“交流”或“直流”)电源．(2)实验中，小车会受到摩擦力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，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(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，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，下列说法正确的是________．A．橡皮筋处于原长状态B．橡皮筋仍处于伸长状态C．小车在两个铁钉的连线处D．小车已过两个铁钉的连线(4)在正确操作的情况下，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(根据如图2所示的纸带回答)．【思路点拨】(1)明确打点计时器的工作原理，知道打点计时器用的是交流电源．(2)平衡摩擦力的时候，小车要挂上纸带，且平衡掉摩擦力的标志是，放开手，轻推小车，小车能匀速运动．(3)平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮条做功完毕，小车的速度最大，若不进行平衡摩擦力操作，则当橡皮筋的拉力等于摩擦力时，速度最大．(4)我们测量小车的速度，是指的匀速时的速度，由纸带的点分布可选出哪一部分为匀速运动．【解析】(1)根据打点计时器的工作原理，无论是哪种打点计时器，都需要用交流电，故应用交流电源．(2)在平衡摩擦力的时候，需要把纸带也挂在小车上，也就是我们不仅仅平衡掉小车受到的摩擦力，还需要平衡由纸带造成的摩擦阻力，故正确的操作是D．(3)平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮条做功完毕，小车的速度最大，若不进行平衡摩擦力操作，则当橡皮筋的拉力等于摩擦力时，速度最大，本题中木板水平放置，显然没有进行平衡摩擦力的操作，因此当小车的速度最大时，橡皮筋仍处于伸长状态，故A、C、D错误，B正确．故选B．(4)我们要验证的是“合力的功和物体速度变化关系”，小车的初速度为零，故需要知道做功完毕的末速度，此后小车做的匀速运动，故应测纸带上的匀速运动部分，由纸带的间距可知，间距均匀的为匀速运动部分，故应测量GJ部分．【答案】(1)交流(2)D (3)B (4)GJ(2018·盐城三模)某同学利用如图甲所示的气垫导轨装置探究恒力做功与物体动能变化间的关系．在气垫导轨上安装了光电门，滑块上固定宽度为d的遮光条，用细线绕过定滑轮将质量为M＝200 g的滑块(含遮光条)与质量为m＝30 g的重物相连，细线与导轨平行．实验时滑块每次都从同一位置A处由静止释放，用x表示滑块从静止开始到通过光电门的位移大小，用t表示遮光条通过光电门的时间．改变光电门在气垫导轨上的位置，测量不同x所对应遮光条通过光电门的时间t，再分别计算拉力做的功W 和滑块通过光电门时的动能E k.(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d＝________cm.(2)实验前调节气垫导轨水平的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)将重物的重力视为滑块受到的拉力，取g ＝9.80 m/s 2，用W ＝mgx 计算出拉力对滑块做的功W ，并计算出滑块动能增量ΔE k .计算结果见下表．k 差，简要说明你的理由：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. ②进一步研究表明，拉力对小车做的功W 和小车动能增量ΔE k 的差值(W －ΔE k )随x 增大而增大．用题中滑块和重物的质量可计算出(W －ΔE k )与x 的比值W －ΔE kx＝________N ．(计算结果保留2位有效数字) 解析：(1)游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读．游标卡尺的主尺读数为6 mm ，游标读数为0.1×5 mm ＝0.5 mm ，则d ＝6.5 mm ＝0.65 cm. (2)实验前调节气垫导轨水平的目的是保证滑块的重力不做功．(3)实验结果表明，ΔE k 总是小于W ，而不是或大或小，所以该误差是系统误差．将重物的重力视为滑块受到的拉力，则拉力做功为W ＝mgx ，而实际的拉力做功W ′＝Fx ＝ΔE k ，可知W －ΔE k ＝(mg －F )x ＝max .联立解得，(W －ΔE k )与x 的比值W －ΔE kx≈0.038 N. 答案：(1)0.65 (2)保证滑块重力不做功(3)①系统ΔE k总是小于W，而不是或大或小，是系统误差②0.038(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．例如，一根橡皮筋对小车做的功是很难确定的，如果改用两根橡皮筋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，若以一根橡皮筋对小车做的功为W，两根橡皮筋做的功无疑是2W，这是利用了物理研究中倍增的思想方法．(2)将问题转化以简化实验过程：探究的任务是弄清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速度的问题，非常有利于操作和数据处理从而发现规律(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，保证小车脱离橡皮筋后做匀速运动；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，适当地进行坐标变换，探索物理量之间的关系．【强化基础】1．“探究做功与物体速度变化的关系”实验装置如图所示．实验中，要求通过调整木板的倾角来平衡摩擦力．判断摩擦力已被平衡的方法是( )A．释放小车后，小车能够运动B．轻推一下小车，小车能够匀速运动C．释放小车后，拖着纸带的小车能够运动D．轻推一下小车，拖着纸带的小车能够匀速运动解析：实验中通过抬高木板的一端来平衡摩擦力，摩擦力是否平衡的判断方法是轻推一下小车，拖着纸带的小车能够匀速运动，D选项正确．答案：D2．(2018·辽宁学业测试)某校物理实验小组用如图所示的装置探究“功与速度变化的关系”，关于实验操作，下列说法不正确的是( )A．为消除摩擦力的影响，提高实验的精确度，必须先将纸带穿过计时器连到小车上，再改变木板倾角，使小车能沿木板匀速下滑B．打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不都是均匀的，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时的情形C．换用不同的纸带进行实验，在增加橡皮筋数量的同时应减少橡皮筋拉伸的长度，以实现对小车的拉力不变的目的D．本实验并不需要测量橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只需测出以后各次实验橡皮筋做功是第一次实验时的多少倍即可解析：“探究功与速度变化的关系”的实验中，橡皮筋的弹力充当合外力，故需要在实验之前平衡摩擦力，将左端垫高，让小车在斜面上匀速直线运动，A选项正确；当橡皮筋恢复原长后，小车做匀速直线运动，打出的点是均匀的，B选项正确；由于两根橡皮筋拉动小车时做的功是一根橡皮筋拉动时做的功的两倍，所以应使几次拉动时伸长相同，C选项错误；在满足做功加倍的情况下，测出速度的值，因为只是画出图象，但并不需要功的具体的值，D选项正确．答案：C3．利用打点计时器和长木板可以做许多实验，如：①“用打点计时器测速度”；②“探究小车速度随时间变化的规律”；③“探究加速度与力、质量的关系”；④“探究做功与物体速度变化的关系”．其中需要倾斜木板以平衡小车所受摩擦力的实验是( ) A．①②B．②③C．③④D．①④解析：“用打点计时器测速度”和“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中摩擦力的存在不会影响实验结果；“探究加速度与力、质量的关系”的实验中需要平衡摩擦力使绳子拉力成为小车的合力；“探究做功与物体速度变化的关系”的实验中需要平衡摩擦力使橡皮筋弹力充当物体的合外力，故C选项正确．答案：C4．(多选)某实验小组做“探究功与速度变化关系”的实验时，设计让小车做匀变速运动，通过改变小车运动的距离而改变牵引力对小车做的功，并定量测出牵引力做功的值．已知挂在细线下的重物质量远小于小车质量．如图所示是该实验的部分仪器，除了图中所示器材外，还应选用的器材是( )A．6 V左右交流电源、导线B．220 V交流电源C．纸带、刻度尺D．秒表E．天平(带砝码)F．垫高轨道用的木块解析：打点计时器使用电火花计时器，采用220 V交流电源；为了测量长度应使用纸带和刻度尺；为了求出拉力的功应测量物体的质量，需要用到天平；为了平衡摩擦力应有垫高轨道用的木块；同时本实验中不需要测量时间，不需要秒表，B、C、E、F选项正确，A、D 选项错误．答案：BCEF【巩固易错】5．(2018·黄山一模)在探究“功和速度变化关系”的实验中，小张同学用如图甲所示装置，尝试通过测得细绳拉力(近似等于悬挂重物重力)做的功和小车获得的速度的值进行探究，则(1)下列说法正确的是________．A ．该方案需要平衡摩擦力B ．该方案需要重物的质量远小于小车的质量C ．该方案操作时细线应该与木板平行D ．该方案处理数据时应选择匀速时的速度(2)图乙为A 、B 两位同学穿纸带方法，你认为________(选填“A ”或“B ”)的正确．(3)某次获得的纸带如图丙所示，小张根据点迹标上了计数点，请根据计数点在刻度尺上的读数求出C 点的速度为________m/s(计算结果保留3位有效数字)．解析：(1)分析装置图可知，细线对小车的拉力充当合外力，故需要平衡摩擦力，A 选项正确；为了近似认为砝码的重力等于细线的拉力，需要砝码的质量远小于小车的质量，B 选项正确；若细线与平板不平行，则影响压力，那么平衡摩擦力就没有意义了，C 选项正确；在该实验方案中小车做匀加速直线运动，该方案处理数据时应求出某计数点的瞬时速度与小车对应于该点的位移，D 选项错误．(2)纸带安放的顺序是复写纸、纸带，B 同学的正确．(3)由图示刻度尺可知，其分度值为1 mm ，BD 间距为9.82 cm ；做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，时间间隔T ＝0.08 s ，则C 点的速度v C ＝BD 2T＝0.613 m/s.答案：(1)ABC (2)B(3)0.613(0.609～0.613范围都可)【能力提升】6．为了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：A．第一步，他把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳与质量为m的带夹重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤夹后连一纸带，穿过打点计时器，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动如图甲所示．B．第二步，保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之从静止开始加速运动，打出纸带，实验装置如图乙所示，打出的纸带如图丙.试回答下列问题：(1)已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数的时间间隔为T，根据纸带求速度，当打点计时器打A点时滑块速度v A＝________．(2)已知重锤质量m，当地的重加速度g，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块的________(写出物理名称及符号)，合外力对滑块做功的表达式W合＝________．解析：(1)根据一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求解打A点时滑块的速度，v A＝x22T.(2)功等于力与力的方向上位移的乘积，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块的位移x，W合＝mgx.答案：(1)x 22T(2)位移x mgx 7．(2018·开封三模)某同学验证动能定理的实验装置如图1所示．水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M ，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一易拉罐相连，易拉罐和里面的细沙总质量为m ；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间为t ，d 表示遮光片的宽度，L 表示A 、B 两点间的距离．滑块与导轨间没有摩擦，用g 表示重力加速度．(1)该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图2所示，遮光片的宽度d ＝________cm.(2)该同学首先调整导轨倾角，易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在滑块上．让滑块恰好在A 点静止．剪断细绳后，滑块开始加速下滑，则其受到的合外力为________．(用题目中所给的物理量符号表示)(3)为验证从A 到B 过程中滑块合外力做功与动能滑块变化的关系，需要验证的关系式为________________________________．(用题目中所给的物理量符号表示)解析：(1)根据游标卡尺的读数规则可知，主尺读数为1.1 cm ，游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标读数为4×0.1 mm ＝0.4 mm ，遮光片的宽度d ＝1.14 cm.(2)滑块恰好在A 点静止，处于受力平衡状态，合力为零，剪断细绳，滑块加速下滑，合力为易拉罐和细沙的重力mg .(3)滑块通过光电门的速度为v ＝d t合外力做功W ＝mgL根据动能定理可知，mgL ＝12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 2. 答案：(1)1.14 (2)mg (3)mgL ＝12M ⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 2。

高中物理第7章机械能守恒定律第6节实验：探究功与速度变化的关系课件新人教版必修2

解析：(1)只有当钩码的重力远小于小车的总重力时，才能
近似地认为小车受到的拉力等于钩码的重力．
(2)C
点的速度等于
BD
段的平均速度，故vC＝来自xBD 2T＝
Δx22＋TΔx3.要探究合外力做的功和速度变化间的关系，需要测
出小车受到的拉力大小(钩码的重力)和小车位移，所以除位移、
速度外，还需要测出钩码的重力．
(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________(填“交流”或“直流”)电源．
(2)实验中，小车会受到摩擦力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，则下列操作正确的是( )
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
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 11 _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2所示，测出纸带上点迹均匀 x
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 1 ___W____、 2 ___2_W____、 3 __3_W______…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．
2．(2019·武汉高一检测)某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，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打出的纸带测出．

【配套K12】2018-2019学年高中物理第七章机械能守恒定律 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保持水平D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出2．在“探究功与速度变化的关系”的实验中，作出W－v图像如图L7－6－1所示，符合实际的是( )图L7－6－13．(多选)在“探究功与速度变化关系”实验中，小车在运动中会受到阻力作用．这样，在小车沿木板运动的过程中，除橡皮筋对其做功以外，还有阻力做功，这会给实验带来误差．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( )A．木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格的要求B．木板的倾斜程度在理论上应满足下面条件：重力使小车沿木板运动的分力等于小车受到的阻力C．如果小车在倾斜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4．(多选)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5．某同学利用如图L7－6－2所示的装置探究功与速度变化的关系．图L7－6－2①小物块在橡皮筋的作用下弹出，沿水平桌面滑行，之后做平抛运动落至水平地面上，落点记为M1；②在钉子上分别套上2条、3条、4条……同样的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致，重复步骤①，小物块落点分别记为M2、M3、M4……③测量相关数据，进行数据处理．(1)为求出小物块抛出时的速度，需要测量下列物理量中的________(填选项前的字母)．A．小物块的质量mB．桌面到地面的高度hC．小物块抛出点到落地点的水平距离LD．橡皮筋的伸长量Δx(2)几次实验中橡皮筋对小物块做功分别记为W1、W2、W3……小物块从抛出点到落地点的水平距离分别记为L1、L2、L3……若功与速度的二次方成正比，则应以W为纵坐标、________为横坐标作图，能得到一条直线，则可说明功与速度的二次方成正比．(3)由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于________(选填“偶然误差”或“系统误差”)．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”的实验装置如图L7－6－3所示，实验主要过程如下：图L7－6－3①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图像，如果图像是一条直线，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……伸长量与第一次伸长量相同的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个点到最后一个点的距离来进行计算7．某实验小组采用如图L7－6－4所示的装置探究合力对物体做的功与物体获得的速度的关系，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50Hz.图L7－6－4(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系列点，________；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)图L7－6－5是钩码质量为0.03kg、砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择O、A、B、C、D和E六个计数点，可获得A、B、C、D、E各点到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．图L7－6－5表1 纸带的测量结果(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L7－6－6中的图线(其中Δv2＝v2－v20)，根据图线可获得的结论是________．要探究合力对物体做的功和物体获得的速度的关系，还需要测量的物理量是摩擦力和__________________．图L7－6－68．“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L7－6－7所示．实验过程中有平衡摩擦力的步骤，并且设法让橡皮筋对小车做的功以整数倍增大，即分别为W0、2W0、3W0、4W0……图L7－6－7(1)实验中首先通过调整木板倾斜程度以平衡摩擦力，目的是________(填选项前的字母)．A．为了释放小车后小车能做匀加速运动B．为了增大橡皮筋对小车的弹力C．为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功D．为了使小车获得较大的速度(2)图L7－6－8是在正确操作情况下打出的一条纸带，从中截取了测量小车最大速度所用的一部分，已知相邻两点打点时间间隔为0.02s，则小车获得的最大速度v m＝________m/s.(保留3位有效数字)图L7－6－81．D [解析]在本实验中不需要知道橡皮筋所做的功具体值，选项A错误；在本实验中，必须知道每次橡皮筋做的功是第一次的多少倍，因此每次橡皮筋拉伸的长度必须一致，选项B错误；长木板应该略倾斜以使小车重力沿木板方向的分力与摩擦力平衡，选项C错误；小车的速度是由打点计时器打出的纸带得出的，为了使纸带能准确地记录小车的运动情况，必须先接通电源，使打点计时器工作稳定后，再释放小车，选项D正确．2．C3．BC [解析]木板倾斜的目的是使重力沿木板方向的分力与摩擦力平衡，所以倾斜程度过大或过小都不能达到目的，选项A错误，B正确；小车在倾斜的木板上如果能做匀速运动，则说明重力沿木板方向的分力与摩擦力是平衡的，这也就达到了我们的目的，选项C正确；误差总是难以避免的，但我们在实验过程中可以采取一些措施，使误差尽可能小，选项D错误．4．CD [解析]物体受力不变，可以利用下降高度与速度关系代表功与速度的关系，所以必须测量下落高度，再利用下落高度计算对应各点瞬时速度，故C、D项正确，A、B项错误．5．(1)BC (2)L2(3)系统误差[解析] (1)要求出抛出时的速度，由平抛运动规律可知，需要测定桌面到地面的高度和水平射程；(2)由平抛运动规律可知，离开桌面时的速度与小物块做平抛运动的水平距离成正比，速度的二次方与L 2成正比；(3)小物块与桌面之间的摩擦引起的误差是由实验原理造成的，属于系统误差．6．D7．(1)②接通电源释放小车断开开关(2)5.09 0.49 (3)钩码的重力小车受到的摩擦阻力(4)小车初、末速度的平方差与位移成正比小车的质量8．(1)C (2)1.22[解析] (1)调整木板的倾斜程度，使重力做的正功和摩擦力做的负功恰好互相抵消，橡皮筋对小车做的功即合外力对小车做的功，改变橡皮筋的条数，可以方便地让橡皮筋对小车做的功以整数倍增大，合外力对小车做的功也以整数倍增大，容易得出力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，选项C 正确．(2)橡皮筋恢复原长后至小车滑出木板前，小车以最大速度匀速运动，在0.02s 的时间内，小车的位移为2.44cm ，可得小车的速度v ＝x t＝1.22m/s.。

2019_2020学年高中物理第7章机械能守恒定律第6节实验：探究功与速度变化的关系课件新人教版必修2

________. (4)填写表2中的空白部分．
表2
实验序号橡皮筋做功 v2/(m2·s－2) W与v的关系
1 2345 W0
解析每条橡皮筋拉长的长度都一样，一条橡皮筋拉
长到固定长度所做的功为W0，则第2、3、4、5次拉长橡皮筋做的功应分别为3W0、4W0、5W0、7W0.
(1)定性结论：橡皮筋做的功与小车获得的速度有关，并且做功越多，小车获得的速度越大．
(3)改用2条橡皮筋再做上述实验，小车要从第一次实验的位置开始运动，保证橡皮筋拉开的长度与第一次
相同．记录橡皮筋所做的功W2和小车获得的速度v2； (4)改用3条、4条、…重复上述实验，用同样的方法
记录所做的功W3、W4、…和速度v3、v4、…； (5)以橡皮筋对小车做的功为纵坐标(以第1、A2、A3、……来计算小车匀速运动时的速度．
(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.
Wvn W 2W 3W 4W 5W v v2 v3 v
(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．
____________________.
解析 (1)设绳子拉力为F，根据牛顿第二定律，对小盘和
沙子，有mg－F＝ma；对滑块有F＝Ma，整理得F＝
M M＋m
mg
＝ 1－M＋m m mg.只有当m≪M时，才可认为F≈mg，即小盘和沙子的重力做的功等于滑块动能的改变量．
(2)滑块经过两光电门的速度可表示为
(1)在满足________的条件下，才可以认为小盘和沙子的重力所做的功等于滑块动能的改变量．

高中物理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检测新人教版必修2-新人教版

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1．在“探究功与速度变化的关系〞的实验中，得到的纸带如下列图，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．小车离开橡皮筋后的速度为________m/s.解析：由题图可知小车在A 、B 之间做加速运动，由于相邻计数点间位移之差不等，由Δx ＝aT 2知，小车的加速度是变化的，故做变加速运动．在C 、D 之间计数点均匀分布，说明小车做匀速运动．小车离开橡皮筋后做匀速运动，由CD 段纸带求出速度为：v ＝x t ＝7.2×10－30.02m/s ＝0.36 m/s. 答案：变加速匀速 0.362.用如下列图的装置，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．观察发现纸带前面局部点迹疏密不匀，后面局部点迹比拟均匀，回答如下问题：(1)适当垫高木板是为了________________________________．(2)通过纸带求小车速度时，应使用纸带的__________(选填“全部〞“前面局部〞或“后面局部〞)．(3)假设实验做了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v 1，v 2，…，v n ，用W 表示橡皮筋对小车所做的功，作出的W －v 2图线是一条过坐标原点的直线，这说明W 与v 的关系是_________________________________________________________________________________________________.解析：(1)为使橡皮筋对小车做的功等于合力对小车做的功，需利用小车重力沿木板方向的分力平衡摩擦力．(2)实验中需要求橡皮筋做功后小车获得的速度，所以应用纸带的后面局部．(3)“过原点的直线〞意味着纵横坐标轴对应的两个量成正比关系．答案：(1)平衡摩擦力 (2)后面局部 (3)W 与速度v 的平方成正比 3．在用如下列图的装置做“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一样，拉伸到________．(3)如下列图，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________局部进展测量．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展测量，应选用纸带上的GJ局部进展测量．答案：(1)左端匀速(2)一样位置(3)GJ4．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下列图．甲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；乙通过不同条数橡皮筋的作用下将小车弹出，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)(多项选择)针对这两种实验方案，以下说法正确的答案是( )A．甲可以只打一条纸带研究，而乙必须打足够多条纸带才能研究B．甲中需要平衡小车运动中受到的阻力，而乙中不需要平衡阻力C．甲中小车质量必须远大于所挂重物的质量，而乙中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倍橡皮筋所做的功是一样的(2)某同学在实验中打出的一条纸带如下列图，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方案是________(选填“甲〞或“乙〞)，实验中小车失去外力后的速度为________m/s.解析：(1)甲实验中根据打下的一条纸带，运用匀变速直线运动的推论可求得速度，并能根据纸带测量出重物下落的距离，即可进展探究；在乙实验中，要改变拉力做功时，用不同条数的橡皮筋且拉到一样的长度，这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系，所以必须打足够多条纸带才能研究，故A 正确．在两个实验中，小车下滑时受到重力、细线或橡皮筋的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，如此都要用重力的下滑分量来平衡摩擦力，使得拉力的功等于合外力对小车做的功，故B 错误．在甲实验中，要用重物的重力替代细线的拉力，必须满足这个条件：小车质量远大于所挂重物的质量；而在乙实验中，小车质量没有特别的要求，故C 正确．由橡皮筋伸长量越大，拉力越大，在乙实验中，换用2根同样的橡皮筋在同一位置释放，假设橡皮筋伸长量变为原来的2倍，如此橡皮筋做功增加，大于原来的2倍，故D 错误．应当选A 、C.(2)在甲实验中，小车做匀加速直线运动，根据推论：Δx ＝aT 2，在连续相等时间内位移应均匀增大；在乙实验中，小车先做变加速运动，在失去外力后做匀速直线运动．由纸带上的数据看出，此小车最后做匀速运动，故他在实验中采用的方案是乙．由数据看出，打点4后小车失去外力，如此速度为：v ＝x t ＝3.50＋3.49＋3.513×0.02×10－2m/s ＝1.75 m/s.答案：(1)AC (2)乙 1.755．某同学利用图甲探究力对物体做的功与物体速度的关系，得到了表中的数据：图甲实验次数 1 2 3 4 5 橡皮筋条数 1 3 4 5 7 小车速度v /(m ·s －1)0.711.231.421.581.87(注：每条橡皮筋拉长的长度都一样)(1)由表可得出定性结论：_________________________________.(2)设一条橡皮筋拉长到固定长度所做功为W 0，在图乙中大致画出橡皮筋所做的功W 与小车速度v 的图象．图乙(3)由图乙大致可判断出W与v的关系是__________________．(4)填写表中的空白局部．实验次数1234 5橡皮筋做功W0v2/(m2·s－2)W与v的关系解析：每条橡皮筋拉长的长度都一样，一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为W0，如此做功与拉长橡皮筋条数成正比，第2、3、4、5次拉长橡皮筋做功应分别为3W0、4W0、5W0、7W0.(1)定性结论：小车获得的速度与橡皮筋做的功有关，并且做功越大，小车获得的速度越大．(2)W与v关系的图象为抛物线，如下列图．(3)W∝v2.(4)如表．实验次数1234 5橡皮筋做功W03W04W05W07W0v2/(m2·s－2)0.50 1.51 2.02 2.50 3.50W与v的关系W∝v26．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．该同学对数据进展了如下处理：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.图甲图乙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 0，那么由O 到B 的过程中，重力对重物所做的功为2W 0，由O 到C 的过程中，重力对重物所做的功为3W 0，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 2C v 2A≈3.即v 2B ≈2v 2A ，v 2C ≈3v 2A ，由以上数据可判定W ∝v 2是正确的．也可以根据W －v 2的图象来判断，如图．答案：见解析。

2019学年高中物理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课时跟踪检测新人教版必修2

2019学年高中物理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课时跟踪检测新人教版必修241第七章第6节实验：探究功与速度变化的关系课时跟踪检测【强化基础】1．“探究做功与物体速度变化的关系”实验装置如图所示．实验中，要求通过调整木板的倾角来平衡摩擦力．判断摩擦力已被平衡的方法是( )A．释放小车后，小车能够运动B．轻推一下小车，小车能够匀速运动C．释放小车后，拖着纸带的小车能够运动D．轻推一下小车，拖着纸带的小车能够匀速运动解析：实验中通过抬高木板的一端来平衡摩擦力，摩擦力是否平衡的判断方法是轻推一下小车，拖着纸带的小车能够匀速运动，D选项正确．答案：D2．(2018·辽宁学业测试)某校物理实验小组用如图所示的装置探究“功与速度变化的关系”，关于实验操作，下列说法不正确的是( )A．为消除摩擦力的影响，提高实验的精确度，必须先将纸带穿过计时器连到小车上，再改变木板倾角，使小车能沿木板匀速下滑B．打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不都是均匀的，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时的情形C．换用不同的纸带进行实验，在增加橡皮筋数量的同时应减少橡皮筋拉伸的长度，以实现小车速度随时间变化的规律”；③“探究加速度与力、质量的关系”；④“探究做功与物体速度变化的关系”．其中需要倾斜木板以平衡小车所受摩擦力的实验是( )A．①②B．②③C．③④D．①④解析：“用打点计时器测速度”和“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中摩擦力的存在不会影响实验结果；“探究加速度与力、质量的关系”的实验中需要平衡摩擦力使绳子拉力成为小车的合力；“探究做功与物体速度变化的关系”的实验中需要平衡摩擦力使橡皮筋弹力充当物体的合外力，故C选项正确．答案：C4．(多选)某实验小组做“探究功与速度变化关系”的实验时，设计让小车做匀变速运动，通过改变小车运动的距离而改变牵引力对小车做的功，并定量测出牵引力做功的值．已知挂在细线下的重物质量远小于小车质量．如图所示是该实验的部分仪器，除了图中所示器材外，还应选用的器材是( )A．6 V左右交流电源、导线B．220 V交流电源C．纸带、刻度尺D．秒表E．天平(带砝码)F．垫高轨道用的木块解析：打点计时器使用电火花计时器，采用220 V交流电源；为了测量长度应使用纸带和刻度尺；为了求出拉力的功应测量物体的质量，需要用到天平；为了平衡摩擦力应有垫高轨道用的木块；同时本实验中不需要测量时间，不需要秒表，B、C、E、F选项正确，A、D选项错误．答案：BCEF【巩固易错】5．(2018·黄山一模)在探究“功和速度变化关系”的实验中，小张同学用如图甲所示装置，尝试通过测得细绳拉力(近似等于悬挂重物重力)做的功和小车获得的速度的值进行探究，则(1)下列说法正确的是________．A．该方案需要平衡摩擦力B．该方案需要重物的质量远小于小车的质量C．该方案操作时细线应该与木板平行D．该方案处理数据时应选择匀速时的速度(2)图乙为A、B两位同学穿纸带方法，你认为________(选填“A”或“B”)的正确．(3)某次获得的纸带如图丙所示，小张根据点迹标上了计数点，请根据计数点在刻度尺上的读数求出C点的速度为________m/s(计算结果保留3位有效数字)．解析：(1)分析装置图可知，细线对小车的拉力充当合外力，故需要平衡摩擦力，A选项正确；为了近似认为砝码的重力等于细线的拉力，需要砝码的质量远小于小车的质量，B选项正确；若细线与平板不平行，则影响压力，那么平衡摩擦力就没有意义了，C选项正确；在该实验方案中小车做匀加速直线运动，该方案处理数据时应求出某计数点的瞬时速度与小车对应于该点的位移，D选项错误．(2)纸带安放的顺序是复写纸、纸带，B同学的正确．(3)由图示刻度尺可知，其分度值为1 mm，BD间距为9.82 cm；做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，时间间隔T＝0.08 s，则C点的速度v C＝BD2T＝0.613 m/s.答案：(1)ABC (2)B(3)0.613(0.609～0.613范围都可)【能力提升】6．为了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：A．第一步，他把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳与质量为m的带夹重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤夹后连一纸带，穿过打点计时器，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动如图甲所示．B．第二步，保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之从静止开始加速运动，打出纸带，实验装置如图乙所示，打出的纸带如图丙.试回答下列问题：(1)已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数的时间间隔为T，根据纸带求速度，当打点计时器打A点时滑块速度v A＝________．(2)已知重锤质量m，当地的重加速度g，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块的________(写出物理名称及符号)，合外力对滑块做功的表达式W合＝________．解析：(1)根据一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求解打A点时滑块的速度，v A ＝x22T.(2)功等于力与力的方向上位移的乘积，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块的位移x，W合＝mgx.答案：(1)x22T(2)位移x mgx7．(2018·开封三模)某同学验证动能定理的实验装置如图1所示．水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一易拉罐相连，易拉罐和里面的细沙总质量为m；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间为t，d表示遮光片的宽度，L 表示A、B两点间的距离．滑块与导轨间没有摩擦，用g表示重力加速度．(1)该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图2所示，遮光片的宽度d＝________cm.(2)该同学首先调整导轨倾角，易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在滑块上．让滑块恰好在A点静止．剪断细绳后，滑块开始加速下滑，则其受到的合外力为________．(用题目中所给的物理量符号表示)(3)为验证从A到B过程中滑块合外力做功与动能滑块变化的关系，需要验证的关系式为________________________________．(用题目中所给的物理量符号表示)解析：(1)根据游标卡尺的读数规则可知，主尺读数为1.1 cm，游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标读数为4×0.1 mm＝0.4mm，遮光片的宽度d＝1.14 cm.(2)滑块恰好在A点静止，处于受力平衡状态，合力为零，剪断细绳，滑块加速下滑，合力为易拉罐和细沙的重力mg.(3)滑块通过光电门的速度为v＝d t合外力做功W＝mgL根据动能定理可知，mgL＝12M⎝⎛⎭⎪⎫dt2.答案：(1)1.14 (2)mg(3)mgL＝12M⎝⎛⎭⎪⎫dt2。

高中物理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课件新人教版必修2

结论：W与v2 成正比
误差分析：
1、打点计时器与纸带之间存在这摩擦力； 2、测量长度存在着误差。
实验方案(二)
实验目的：通过实验探究橡皮筋对小车做功与小车速度的关系
实验器材：橡皮筋、小车、电源木板、打点计时器、纸带、铁钉等
思小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮考筋对小车做功？ 1：
轻推小车后使小车恰能在板上做匀速直线运动为止。
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。
橡皮筋被拉伸
直到恢复原长
的过程中
橡皮筋的弹力是变力，且弹力与伸长量的关系也不严格遵守胡克定律，不容易计算。
橡皮筋对小车拉力做的功能否直接测量？
第一次用一条橡皮筋拉小车
解
决
方案
做功W
第二次用两条完全相同的橡皮筋并联起来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋的伸长都和第一次的伸长量一样
做功2W
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 。
数
.. . . . . . . .
据
记录
实验橡皮筋做位移l 时间间隔t /s 匀速运动时的速度v /(m/s)
次数的功W /m
1
2W
2
3W
3
4W
4
5W
擦力二是橡皮筋长度、粗细不一，使得拉力及拉

2018_2019学年高中物理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讲义含解析新人教版必修2

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。

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变化的关系。

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，接通电源，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的运动情况。

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，用打点计时器和纸带记录小车的运动情况。

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间关系的图像，找出哪一组的图像是直线，从而确定功与速度的正确关系。

六、误差分析1．系统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．系统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，点间距测量不准会带来偶然误差。