7.6 實(shí)驗(yàn)：探究功與物體速度變化關(guān)系

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1、7.6實(shí)驗(yàn)：探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：1.知道探究活動(dòng)須測(cè)定功與速度這兩個(gè)物理量.2.領(lǐng)會(huì)教科書(shū)中所給的實(shí)驗(yàn)方案.3.知道實(shí)驗(yàn)方案中改變彈力做功大小與橡皮筋的條數(shù)成正比的方法.4.體會(huì)以一根橡皮筋所做的功為單位來(lái)簡(jiǎn)化問(wèn)題的思想方法.5.知道實(shí)驗(yàn)方案中平衡摩擦力的方法.6.知道當(dāng)小車做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行速度測(cè)量更合理.7.體會(huì)從尋找W-v的關(guān)系轉(zhuǎn)向?qū)ふ襑-v2關(guān)系所蘊(yùn)含的思想和方法.8.知道力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系.引言：通過(guò)本章第一節(jié)的學(xué)習(xí)，我們知道運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能，靜止的物體要獲得動(dòng)能，方式可以很多，但本質(zhì)上都是有力對(duì)物體做了功；比如：重

2、物從靜止下落獲得動(dòng)能，是重力對(duì)物體做了功，汽車起動(dòng)獲得動(dòng)能，是牽引力對(duì)車做了功。而物體的動(dòng)能與物體的運(yùn)動(dòng)速度直接相關(guān)，所以力對(duì)物體做功，可以使物體的運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生變化。今天我們的任務(wù)就是探究功與物體速度變化的關(guān)系。一、探究思路本探究實(shí)驗(yàn)是按著如下的思路進(jìn)行的：1、改變功的大小橡皮筋的彈力做功不不容易計(jì)算，然而改用橡皮筋的條數(shù)，保持小車相同的運(yùn)動(dòng)距離，則彈力功的大小與橡皮筋的條數(shù)成正比。即，橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W……這是本實(shí)驗(yàn)的精妙之處為了使彈力功的大小與橡皮筋的條數(shù)成正比，因此，每次拉長(zhǎng)橡皮筋的長(zhǎng)度應(yīng)該相等。2、確定速度的大小小車獲得的速度v

3、可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出，也可以用其他方法測(cè)出。3、尋找功與速度變化的關(guān)系以橡皮筋拉力所做的功W為縱坐標(biāo)，小車獲得的速度v為橫坐標(biāo)，作出W—v曲線（即功—速度曲線）。分析這條曲線，得出橡皮筋拉力對(duì)小車所做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系。二、操作技巧1、如何平衡摩擦力？為了排除摩擦力的干擾，實(shí)驗(yàn)中可將木板放有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊高，讓小車重力沿斜面方向的分力來(lái)平衡摩擦力。具體方法是：將木板放有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊高，脫開(kāi)鉤在小車上的橡皮筋，在小車尾部固定一紙帶，輕推小車使小車沿木板向下運(yùn)動(dòng)。如果紙帶上打出的點(diǎn)距是均勻的，說(shuō)明紙帶的運(yùn)動(dòng)是勻速的，小車重力沿斜面方

4、向的分力就剛好平衡了小車所受的摩擦力。2、如何選擇紙帶上的點(diǎn)距確定速度？由于實(shí)驗(yàn)器材和每次操作過(guò)程的分散性，尤其是橡皮筋不可能做到各條之間的長(zhǎng)度、粗細(xì)完全一致，使得每次改變橡皮筋的條數(shù)后，紙帶上反映小車勻速運(yùn)動(dòng)階段的點(diǎn)數(shù)和這些點(diǎn)的位置，不一定都在事先的設(shè)定點(diǎn)（即用15根橡皮筋拉小車時(shí)，與橡皮筋剛好處于自由長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的紙帶上打下的點(diǎn)）之后，而可能在設(shè)定點(diǎn)的前后。這是因?yàn)樾≤囋趲讞l橡皮筋拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)至設(shè)定點(diǎn)時(shí)，各條橡皮筋可能在設(shè)定點(diǎn)的前、后對(duì)小車不產(chǎn)生拉力，從而使紙帶上打出的點(diǎn)出現(xiàn)上述情況。因此，需要對(duì)紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行分析，方法是比較設(shè)定點(diǎn)左右及設(shè)定點(diǎn)之后的若干個(gè)

5、相鄰兩點(diǎn)間的距離是否基本相同，選擇相鄰距離基本相同的若干個(gè)點(diǎn)作為小車勻速運(yùn)動(dòng)階段的點(diǎn)，用這些點(diǎn)計(jì)算小車的速度。我們應(yīng)該求小車勻速階段的速度。即：彈力做功剛完畢時(shí)小車的速度三、數(shù)據(jù)的處理1、用計(jì)算法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在確定了橡皮筋對(duì)小車所做的功并測(cè)出了小車獲得的速度后，如果作出的W—v曲線不是一條直線，可以采用計(jì)算的方法，即根據(jù)測(cè)得的速度分別按W∝v2、W∝v3、W∝……算出相應(yīng)的功的值，實(shí)際測(cè)得的速度與哪一種最接近，它們之間就具有哪一種關(guān)系。2、用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們也可根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，分別作出W—v曲線、W—v2曲線、W—v3曲線……。如果哪一種圖象更接

6、近于過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，功與速度之間就是哪一種正比關(guān)系。用圖象法處理數(shù)據(jù)，要比計(jì)算法更簡(jiǎn)捷而直觀。3、利用數(shù)表軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理本節(jié)教材在“做一做”欄目中，對(duì)利用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理作了簡(jiǎn)要的介紹。關(guān)于這一方法的具體操作步驟，請(qǐng)參閱第二章第1節(jié)“理解領(lǐng)悟”四、誤差分析誤差是不可避免的，但我們可以盡量減少它。我們需要注意：1、準(zhǔn)備橡皮筋市售的橡皮筋規(guī)格不滿足實(shí)驗(yàn)要求，而且用至4根以上時(shí)彈力過(guò)大，使打出的紙帶點(diǎn)數(shù)過(guò)少，以致找不出小車在不受彈力做勻速時(shí)所打出的點(diǎn)?？梢赃x擇服裝中使用的多股橡皮筋的松緊帶，外形有帶狀和圓柱狀。2、實(shí)驗(yàn)時(shí)可用5根橡皮筋，打出5條紙帶，連

7、同O點(diǎn)可以有6個(gè)點(diǎn)，在描繪曲線時(shí)比較容易判斷曲線的性質(zhì)。3、在長(zhǎng)木板上，小車、鐵釘、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置應(yīng)調(diào)整適當(dāng)，以保證打在織帶上的點(diǎn)便于處理，求出小車運(yùn)動(dòng)的速度。4、平衡摩擦力時(shí)，可使木板略微傾斜，作為補(bǔ)償。5、小車的質(zhì)量較小，當(dāng)用多條橡皮筋時(shí)，打出的點(diǎn)過(guò)少，應(yīng)改用質(zhì)量稍大的小車（或可加砝碼），以保證打出的點(diǎn)便于處理。6、紙帶上的點(diǎn)并不是均勻的，應(yīng)該選用點(diǎn)跡均勻的部分來(lái)確定小車的速度。5四、本探究實(shí)驗(yàn)中的重要方法及技巧（1）研究?jī)蓚€(gè)物理量的比例關(guān)系是探究?jī)蓚€(gè)量數(shù)量關(guān)系的重要方法，研究比例關(guān)系可以為實(shí)驗(yàn)測(cè)量提供很大的方便和可能.例如，一根橡皮條對(duì)小車做的功是

8、很難確定的，如果改用兩根橡皮條在完全相同的情況下做的功的具體數(shù)值仍