7.6实验：探究功与速度变化的关系.ppt

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 人教版必修2 弹性势能 重力势能 动能 重力做功 弹力做功 外力做的总功 速度 WG＝EP1－EP2 WF＝EP1－EP2 复习引入 物体的动能与它的速度是密切相关 速度的变化又与它的受力有关 所以，我们首先来探究： 力对物体做的总功W总与物体速度变化的关系 钩码 小车 细绳 纸带 打点计时器 一端附有定滑轮的长木板 探究方案 方案一： 方案一的原理： 让小车在绳子的拉力作用下由静止开始做匀加速运动,用纸带记录下速度v1、v2,拉力做功分别为W1、W2,① 保持滑块质量和所挂钩码的质量不变，②保证绳子对滑块的拉力保持不变，让滑块从同一位置出发,同样记录下其它实验数据。 注意：要绳子的拉力等于小车受的合力必须满足①平衡摩擦力②小车质量M钩码的质量m F阻 F G F阻 FN F F2 F1 平衡摩擦 注意：要想使合力做功等于拉力做功需要平衡摩擦力，方法是将远离滑轮的一端垫高，使重力沿斜面向下的分力等于摩擦力。 方案一的改进：使用气垫导轨 无摩擦力不需要平衡摩擦力 橡皮筋 小车 打点计时器 纸带 木板 铁钉 方案二： 器材：木板、小车、橡皮筋(若干根）、打点计时器、电源、纸带、钉子1枚 探 究的 思 路 1、如何测量外力对小车做的总功 满足什么条件橡皮筋对小车做的功W才等于总功 2、如何测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v 3、如何数据处理，寻找W与v的关系 探究的技巧 1、测量橡皮筋对小车做的功W 问题a：橡皮筋对小车做的功如何测量？ F为变力，做的功很难测量。 问题b：探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋 做功的具体数值？ 措施： 设法让橡皮筋每次对小车做的功分别为 W、2W、3W…… 问题c：每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要 求？ 不需要 相同 解决方案 第一次用一条橡皮筋拉小车 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W 做功2W 依次类推，并联三条、四条……橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做的功为3W、4W…… 如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力。 橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？ 把木板的一端垫高，使重力沿斜面向下的力与摩擦力平衡 F阻 F G F阻 FN 还有摩擦力做功 F F2 F1 思考 探究的技巧 2，小车在木板上运动时会受到阻力，可以采用什么方法进行去除？ 使木板稍微倾斜，用重力的分力来平衡小车运动过程中受到的阻力。 具体做法：小车前方不连橡皮筋，在木板后方下垫一小木块，反复移动木块的位置直到小车带着纸带做匀速直线运动，表明摩擦力与重力沿斜面的分力平衡。 小车匀速的判断方法：打出的纸带点迹均匀。 思考 小车在木板上做什么性质的运动？ 先加速后匀速 我们要取的速度是哪个阶段的速度？这个速度该如何测量？ 橡皮筋恢复原长时的速度（也为匀速时的速度）。利用打点计时器，用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时间的比值作为该点的瞬时速度 2、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v 问题：如何测量小车的速度？ 利用打点计时器打出的纸带 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？ 为什么？ 取点迹清晰且间距均匀的部分即匀速时的速度。 例: 为研究功与物体速度变化的关系，在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带, （1）应选哪些点间距进行测量？ （2）怎样根据测得的数据进行确定小车的速度？ . . . . . . . . A B C D E F G （1）选用DE段 （2）V=LDE / tDE 3、数据处理，寻找W与v的关系 问题：如何找到功与速度的关系？ 方法一：计算法 方法二：图像法 比较麻烦 简便直观，可以减少偶然误差 画W－v图像 此图像是曲线无法看出W 、 v的关系 画W－v2图像 此图像是直线能直观看出W 、v的关系 结 论 弹簧弹力对小车做的功与速度的平方成正比 注：这里的弹力就是物体受到的合外力 因为小车从