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第七章第6节《实验：探究功与速度变化的关系》 【知识点梳理】： 【实验方案一】 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．如下图所示．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x1、x2、x3……，利用公式vn＝xn＋1－xn－12T求出点1、点2、点3……对应的瞬时速度v1、v2、v3…… (3)确定此纸带所挂的钩码的重力G，利用Wn＝Gxn，分别求出小车的位移为 x1、x2、x3……时牵引力所做的功W1、W2、W3…… (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∝v2或其他，然后以W为纵坐标，v2(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． 【实验方案二】 1．实验原理 使小车在橡皮筋的作用下弹出，如下图所示．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)按如图所示安装仪器． (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． 　　W vn　　 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． 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，应选取点间距均匀部分来求小车的速度． 【典型题型分类讲解】： 一、对实验操作的考查 例1：(2015·永州高一检测)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匀，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：(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”“前面部分”或“后面部分”)． (3)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、…vn，用W表示橡皮筋对小车所做的功，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_________________________________________________________________________________________