7.6 實(shí)驗(yàn):探究功與速度變化的關(guān)系 課件(人教版必修2)
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6 實(shí)驗(yàn):探究功與速度變化的關(guān)系,注意事項(xiàng) 1.平衡摩擦力:將木板一端墊高,使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡.方法是輕推小車,由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng),找到木板一個(gè)合適的傾角. 2.選點(diǎn)測速:測小車速度時(shí),紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的,也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的. 3.規(guī)格相同:橡皮筋規(guī)格相同時(shí),力對(duì)小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可,不必計(jì)算出具體數(shù)值.,誤差分析 1.誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細(xì)不一,使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比. 2.沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過大也會(huì)造成誤差. 3.利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí),測量不準(zhǔn)確會(huì)帶來誤差.,【例1】 某學(xué)習(xí)小組做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖7-6-1所示,圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的,沿木板滑行,這時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功記為W.當(dāng)用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí)(每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長的長度都保持一致),每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打在紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算.,實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng),(1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外,還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和________(選填“交流”或“直流”)電源. (2)實(shí)驗(yàn)中,小車會(huì)受到摩擦阻力的作用,可以使木板適當(dāng)傾斜來平衡摩擦阻力,則下面操作正確的是 ( ). A.放開小車,能夠自由下滑即可 B.放開小車,能夠勻速下滑即可 C.放開拖著紙帶的小車,能夠自由下滑即可 D.放開拖著紙帶的小車,能夠勻速下滑即可,圖7-6-1,(3)若木板水平放置,小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),當(dāng)小車速度最大時(shí),關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置,下列說法正確的是 ( ). A.橡皮筋處于原長狀態(tài) B.橡皮筋仍處于伸長狀態(tài) C.小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處 D.小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線,(4)在正確操作情況下,打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的,為了測量小車獲得的速度,應(yīng)選用紙帶的________部分進(jìn)行測量(根據(jù)如圖7-6-2所示的紙帶回答). 圖7-6-2,解析 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源;(2)平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,放開拖著紙帶的小車,小車能夠勻速下滑即可,故D正確;(3)放開小車后,小車做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時(shí),小車的速度最大,此時(shí)橡皮筋仍處于伸長狀態(tài),B正確;(4)從紙帶上看,紙帶的GJ段打點(diǎn)比較均勻,所以應(yīng)選用紙帶的GJ段進(jìn)行測量. 答案 (1)交流 (2)D (3)B (4)GJ,【例2】 某同學(xué)利用圖7-6-3甲所示裝置探究力對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系,得到了下表的數(shù)據(jù):,實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理,圖7-6-3,(注:每條橡皮筋拉長的長度都一樣) (1)由表可得出定性結(jié)論:____________________. (2)設(shè)一條橡皮筋拉長到固定長度所做功為W0,大致畫出橡皮筋所做的功W與小車速度v的圖象.(畫在圖乙中) (3)根據(jù)以上的W-v圖象對(duì)W與v的關(guān)系作出初步判斷:___________________. (4)根據(jù)數(shù)據(jù)完成下表的空白部分:,解析 每條橡皮筋拉長的長度都一樣,一條橡皮筋拉長到固定長度所做的功為W0,由做功與拉長橡皮筋條數(shù)成正比得,第2、3、4、5次拉長橡皮筋做功應(yīng)分別為3W0、4W0、5W0、7W0. (1)定性結(jié)論:橡皮筋做的功與小車獲得的速度有關(guān),并且做功越多,小車獲得的速度越大. (2)W與v的圖象如圖所示.,(3)W與v的圖象很像拋物線,可能W∝v2. (4)如下表 答案 見解析,【例3】 質(zhì)量為1 kg的重物自由下落,通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄運(yùn)動(dòng)的過程,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源為6 V、50 Hz的交流電源.如圖7-6-4所示,紙帶上O點(diǎn)為重物自由下落時(shí)紙帶打點(diǎn)的起點(diǎn),選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G依次間隔一個(gè)點(diǎn)(圖中未畫出),紙帶上的數(shù)據(jù)表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)與O點(diǎn)間的距離.,拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),圖7-6-4,(1)求出B、C、D、E、F各點(diǎn)的速度并填入下表. (2)求出物體下落時(shí)從O點(diǎn)到B、C、D、E、F各點(diǎn)過程中重力所做的功,并填入下表.,(3)適當(dāng)選擇坐標(biāo)軸,在圖7-6-5中作出物體重力做的功與物體速度的平方之間的關(guān)系圖象.圖中縱坐標(biāo)表示________,橫坐標(biāo)表示________,由圖可得重力所做的功與________成________關(guān)系.,圖7-6-5,(2)重力做的功 WB=mg·OB=1×9.8×70.6×10-3 J≈0.69 J, 同理WC≈1.23 J,WD≈1.92 J,WE≈2.76 J, WF≈3.76 J.,(3)WG-v2圖象如圖所示.圖中縱坐標(biāo)表示重力做的功WG,橫坐標(biāo)表示物體速度的平方v2;由圖可得重力所做的功與物體速度的平方成正比關(guān)系. 答案 見解析,一、實(shí)驗(yàn)原理和誤差分析 1.在本實(shí)驗(yàn)中,我們并不需要測出橡皮筋做的功到底是多少,只需測出以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功是第一次實(shí)驗(yàn)的多少倍,使用的方法是 ( ). A.用同樣的力對(duì)小車作用,讓小車通過的距離為s、2s、3s……進(jìn)行第一次,第二次,第三次……實(shí)驗(yàn)時(shí),力對(duì)小車做的功就是W、2W、3W…… B.讓小車通過相同的距離,第一次力為F、第二次力為2F,第三次力為3F……實(shí)驗(yàn)時(shí),力對(duì)小車做的功就是W、2W、3W……,C.選用同樣的橡皮筋,在實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸的長度保持一致,當(dāng)用1條、2條、3條……同樣的橡皮筋進(jìn)行第一次、第二次、第三次……實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功就是W、2W、3W…… D.利用彈簧測力計(jì)測量對(duì)小車的拉力F,利用直尺測量小車在力的作用下移動(dòng)的距離s,便可求出每次實(shí)驗(yàn)中力對(duì)小車做的功,可控制為W、2W、3W…… 解析 本實(shí)驗(yàn)采用橡皮筋做功來進(jìn)行實(shí)驗(yàn),橡皮筋的力是變力,因此選項(xiàng)A、B、D所說的方法不可能實(shí)現(xiàn). 答案 C,2.實(shí)驗(yàn)時(shí)小車在運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力作用.在小車沿長木板滑行的過程中,除橡皮筋對(duì)其做功外,還有阻力做功,這樣便 會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來誤差,我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中想到的辦法是使長木板略為傾斜.對(duì)于長木板的傾斜程度,下列說法正確的是 ( ). A.木板只要稍微傾斜一下即可,沒有什么嚴(yán)格要求 B.木板的傾斜角度在理論上應(yīng)滿足下面條件,即重力使物體沿斜面下滑的分力應(yīng)等于小車受到的阻力 C.如果小車在傾斜的木板上做勻速運(yùn)動(dòng),則木板的傾斜程度是符合要求的 D.其實(shí)木板不傾斜,問題也不大,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)總是存在誤差的,解析 由動(dòng)力學(xué)知識(shí)可以知道,要平衡摩擦力,就應(yīng)使物體的重力沿斜面向下的分力等于物體受到的阻力,使小車能夠做勻速運(yùn)動(dòng). 答案 BC,3.在探究功與速度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中得到了一條如圖7-6-6所示的紙帶,這條紙帶上的點(diǎn)兩端較密,中間稀疏,出現(xiàn)這種情況的原因可能是 ( ). A.電源的頻率不穩(wěn)定 B.木板的傾斜程度太大 C.沒有使木板傾斜或木板傾斜的程度太小 D.小車受到的阻力較大,圖7-6-6,解析 電源頻率不穩(wěn)定的可能性不大,出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是沒有平衡阻力或平衡阻力不夠,以致小車在橡皮筋作用下做加速運(yùn)動(dòng),在橡皮筋恢復(fù)原長以后做減速運(yùn)動(dòng),且受到的阻力較大.故選項(xiàng)C、D正確. 答案 CD,二、實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理 4.在探究功與速度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,下列說法中正確的是 ( ). A.長木板要適當(dāng)傾斜,以平衡小車運(yùn)動(dòng)中受到的阻力 B.重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí),雖然用到橡皮筋的條數(shù)不同,但每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長度相同 C.利用紙帶上的點(diǎn)計(jì)算小車的速度時(shí),應(yīng)選用紙帶上打點(diǎn)最密集的部分進(jìn)行計(jì)算 D.利用紙帶上的點(diǎn)計(jì)算小車的速度時(shí),應(yīng)選用紙帶上打點(diǎn)最稀疏的部分進(jìn)行計(jì)算,解析 由于小車在運(yùn)動(dòng)中受到阻力(摩擦力和紙帶的阻力)作用,所以要使長木板適當(dāng)傾斜,以平衡小車運(yùn)動(dòng)中受到的阻力,選項(xiàng)A正確;重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí),為了使橡皮筋對(duì)小車所做的功與它的條數(shù)成正比,每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長度相同,選項(xiàng)B正確;利用紙帶上的點(diǎn)計(jì)算小車的速度時(shí),由于要計(jì)算的是橡皮筋松弛后小車勻速運(yùn)動(dòng)的速度,所以應(yīng)選用紙帶上打點(diǎn)最稀疏的部分進(jìn)行計(jì)算,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確. 答案 ABD,5.某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)采用如圖7-6-7所示的裝置(實(shí)驗(yàn)中,小車碰到制動(dòng)裝置時(shí),鉤碼尚未到達(dá)地面)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到一條紙帶后,通過分析小車位移與速度變化的關(guān)系來研究合力對(duì)小車所做的功與速度變化的關(guān)系.圖7-6-7是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,點(diǎn)O為紙帶上的起始點(diǎn),A、B、C是紙帶上的三個(gè)連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)點(diǎn)未畫出,用刻度尺測得A、B、C到O的距離如圖7-6-8所示.已知所用交變電源的頻率為50 Hz,則:,圖7-6-7 圖7-6-8,(1)打B點(diǎn)時(shí),小車的瞬時(shí)速度vB=________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (2)實(shí)驗(yàn)中,該小組的同學(xué)畫出小車位移l與速度v的關(guān)系圖象如圖7-6-9所示.根據(jù)該圖線形狀,某同學(xué)對(duì)W與v的關(guān)系作出的猜想,肯定不正確的是________.(填寫選項(xiàng)字母代號(hào)),圖7-6-9,(3)本實(shí)驗(yàn)中,若鉤碼下落高度為h1時(shí)合力對(duì)小車所做的功為W0,則當(dāng)鉤碼下落h2時(shí),合力對(duì)小車所做的功為________.(用h1、h2、W0表示),(2)由題圖知,位移與速度的關(guān)系圖象很像拋物線,所以可能l∝v2或l∝v3,又因?yàn)閃=Fl,F(xiàn)恒定不變,故W∝v2或W∝v3,A、D正確,B、C錯(cuò)誤.,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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