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1、高中物理·必修2·人教版6實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系[目標(biāo)定位]1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系．2．學(xué)習(xí)利用圖象法研究功與物體速度變化的關(guān)系．1．常見(jiàn)的兩種實(shí)驗(yàn)方案(1)方案一：使小車在橡皮筋的作用下彈出，如圖7－6－1所示．圖7－6－1改變橡皮筋的條數(shù)并使小車從___________被彈出；測(cè)出小車被彈出后的速度，尋找牽引力對(duì)小車做的功與小車速度的關(guān)系．想一想由于橡皮筋彈力隨其形變量而變，那么如何處理橡皮筋對(duì)小車做的功？答案可用多根相同的橡皮筋每次拉長(zhǎng)都一樣，這樣做功就是W與nW之間的關(guān)系．同樣的位置(2)方案二：由重物通過(guò)滑輪牽引小車，如圖7－6－
2、2所示．改變重物的_____或者改變小車運(yùn)動(dòng)的_____，也就改變了牽引力做的功，從而探究牽引力做的功與小車獲得的速度間的關(guān)系．圖7－6－2質(zhì)量距離2．平衡摩擦力：將木板一端墊高至輕推小車后小車做___________運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，小車不要連接重物或拴橡皮筋，但應(yīng)連著_____且接通電源．想一想方案一實(shí)驗(yàn)中若不平衡摩擦力，紙帶上的點(diǎn)會(huì)是什么樣的？平衡摩擦力后，紙帶上的點(diǎn)又會(huì)是什么樣的？答案若不平衡摩擦，小車在開(kāi)始時(shí)受橡皮筋的彈力和摩擦力．拉力逐漸變小，摩擦力不變．在兩個(gè)力相等前做加速度越來(lái)越小的加速運(yùn)動(dòng)，兩力相等時(shí)速度達(dá)到最大，之后兩力的合力方向與速度方向相反，做加速度越來(lái)
3、越大的減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)后僅受摩擦力，做勻減勻速直線紙帶速直線運(yùn)動(dòng)．故紙帶上的點(diǎn)是兩頭密、中間疏，幾乎找不到間距相等的點(diǎn)．平衡摩擦后，小車開(kāi)始做加速度越來(lái)越小的加速運(yùn)動(dòng)，橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)．故點(diǎn)跡是開(kāi)始密，越來(lái)越疏，之后間距相等．3．?dāng)?shù)據(jù)的處理：通過(guò)試探與分析，確定W與v的關(guān)系．(2)計(jì)算法：對(duì)方案二，測(cè)出對(duì)小車?yán)Υ笮，小車位移l，及對(duì)應(yīng)速度v，計(jì)算拉力(或合力)對(duì)小車做的功W＝___，從而確定功與速度變化的關(guān)系．v2v3傾斜直線Fl一、借助變力做功探究功與速度變化的關(guān)系1．實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖7－6－3組裝好實(shí)驗(yàn)儀器，由于小車在運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力，把
4、木板略微傾斜，使小車在木板上勻速運(yùn)動(dòng)，以平衡摩擦力．圖7－6－3(2)先用一條橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，把橡皮筋拉伸一定長(zhǎng)度，理順紙帶，接通電源，放開(kāi)小車．(3)換用紙帶，改用2條、3條……同樣的橡皮筋進(jìn)行第2次、第3次……實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都相同．(4)由紙帶上點(diǎn)跡均勻部分算出小車獲得的速度，把各次實(shí)驗(yàn)獲得的速度依次記入設(shè)計(jì)的表格中．(5)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)，大致判斷兩個(gè)量可能的關(guān)系，然后以W為縱坐標(biāo)，以v(v2、v3)為橫坐標(biāo)作圖．2．注意事項(xiàng)(1)平衡小車在木板上運(yùn)動(dòng)的摩擦力，保證小車脫離橡皮筋后做勻速運(yùn)動(dòng)．(2)本實(shí)驗(yàn)是利用橡皮筋的多少來(lái)表示拉力做功的大小的，
5、故不需要求出做功的數(shù)值．但每次實(shí)驗(yàn)所用的橡皮筋都要相同并且拉伸的長(zhǎng)度都保持一致．(3)打出的紙帶上的點(diǎn)間距并不都是均勻的，應(yīng)選取點(diǎn)跡清晰，間距均勻的部分計(jì)算小車的速度．3．?dāng)?shù)據(jù)處理與結(jié)果(1)以拉力(或合力)做的功W為縱坐標(biāo)，注意單位為一根橡皮筋做的功W0，以v為橫坐標(biāo)．作出W－v圖象．若如甲所示為曲線，嘗試作W－v2圖象圖7－6－4如圖7－6－4乙，若W－v2圖線為直線，則說(shuō)明W∝v2.(2)結(jié)論：橡皮筋對(duì)小車的拉力(合力)做的功與小車速度的平方成正比，即W∝v2.【例1】某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖7－6－5所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系，小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑
6、行．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz.圖7－6－5(1)實(shí)驗(yàn)中木板略微傾斜，這樣做________；A．是為了使釋放小車后，小車能勻加速下滑B．是為了增大小車下滑的加速度C．可使得橡皮筋做的功等于合力對(duì)小車做的功D．可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運(yùn)動(dòng)(2)實(shí)驗(yàn)中先后用同樣的橡皮筋1條、2條、3條…合并起來(lái)掛在小車的前端進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要把小車?yán)酵晃恢迷籴尫牛训?次只掛1條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為W1，第二次掛2條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為2W1…橡皮筋對(duì)小車做功后而使小車獲得的速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)出．根據(jù)第四次的紙帶(如圖7－6－6所示)求得小車獲
7、得的速度為_(kāi)_______m/s.圖7－6－6(3)若根據(jù)多次測(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出的W－v圖象如圖所示，根據(jù)圖線形狀，可知對(duì)W與v的關(guān)系符合實(shí)際的是圖________．答案(1)C、D(2)2.0(3)C針對(duì)訓(xùn)練為了探究對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系，現(xiàn)提供如圖7－6－7所示的器材，讓小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿長(zhǎng)木板滑行，請(qǐng)思考探究思路并回答下列問(wèn)題(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流電頻率為50Hz)．圖7－6－7(1)為了消除摩擦力的影響應(yīng)采取的措施：________________________________________________
