2016-2017学年人教版必修二7.6实验：探究功与速度变化的关系学案.docx

第7讲　实验：探究功与速度变化的关系 [目标定位]　1.通过实验探究力对物体做功与物体速度变化的关系.2.学习利用图象法研究功与物体速度变化的关系． 1．常见的两种实验方案 (1)方案一：使小车在橡皮筋的作用下弹出，如图1所示． 图1 改变橡皮筋的条数并使小车从____________被弹出；测出小车被弹出后的速度，寻找牵引力对小车做的功与小车速度的关系． 想一想　由于橡皮筋弹力随其形变量而变，那么如何处理橡皮筋对小车做的功？ (2)方案二：由重物通过滑轮牵引小车，如图2所示． 图2 改变重物的______或者改变小车运动的______，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．平衡摩擦力 将木板一端垫高至轻推小车后小车做__________运动，此时，小车不要连接重物或拴橡皮筋，但应连着______且接通电源． 想一想　方案一实验中若不平衡摩擦力，纸带上的点会是什么样的？平衡摩擦力后，纸带上的点又会是什么样的？ 3．数据的处理：通过试探与分析，确定W与v的关系． (1)图象法：分别试探画出W与v、W与________、W与______、W与________间关系的图象，找出哪一组的图象更接近于过原点的__________，从而确定功与速度变化的正确关系． (2)计算法：对方案二，测出对小车拉力大小F，小车位移l，及对应速度v，计算拉力(或合力)对小车做的功W＝______，从而确定功与速度变化的关系. 一、借助变力做功探究功与速度变化的关系 1．实验步骤 (1)按图3组装好实验仪器，由于小车在运动中会受到阻力，把木板略微倾斜，使小车在木板上匀速运动，以平衡摩擦力． 图3 (2)先用一条橡皮筋进行实验．把橡皮筋拉伸一定长度，理顺纸带，接通电源，放开小车． (3)换用纸带，改用2条、3条……同样的橡皮筋进行第2次、第3次……实验，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都相同． (4)由纸带上点迹均匀部分算出小车获得的速度，把各次实验获得的速度依次记入设计的表格中． (5)对观测数据进行估计，大致判断两个量可能的关系，然后以W为纵坐标，以v(v2、v3)为横坐标作图． 2．数据处理与结果 (1)以拉力(或合力)做的功W为纵坐标，注意单位为一根橡皮筋做的功W0，以v为横坐标．作出Wv图象．若如图4甲所示为曲线，尝试作Wv2图象 图4 如图乙，若Wv2图线为直线，则说明W∝v2. (2)结论：橡皮筋对小车的拉力(合力)做的功与小车速度的平方成正比，即W∝v2. 3．注意事项 (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)本实验是利用橡皮筋的多少来表示拉力做功的大小，故不需要求出做功的数值．但每次实验所用的橡皮筋都要相同并且拉伸的长度都保持一致． (3)打出的纸带上的点间距并不都是均匀的，应选取点迹清晰、间距均匀的部分计算小车的速度． 例1　某实验小组采用如图5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. 图5 (1)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．把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W1…橡皮筋对小车做功后而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6所示)求得小车获得的速度为________m/s. 图6 (3)若根据多次测量数据画出的Wv图象如图所示，根据图线形状，可知对W与v的关系符合实际的是图________． 针对训练　为了探究对物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图7所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿长木板滑行，请思考探究思路并回答下列问题(打点计时器交流电频率为50 Hz)． 图7 (1)为了消除摩擦力的影响应采取的措施是：___________________________________ ________________________________________________________________________. (2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并用来进行第1次、第2次、第3次……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都应保持一致，我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W. (3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图8所示是其中四次实验打出的部分纸带． 图