实验：探究功与速度变化的关系.pptx

实验：探究功与速度变化的关系实验：探究功与速度变化的关系复复习习弹性势能弹性势能重力势能重力势能动能动能重力做重力做功功弹力做弹力做功功外力做外力做功功速度速度WGEP1EP2第1页/共23页猜想猜想 （1 1）物体的动能与哪些因）物体的动能与哪些因素有关？素有关？（2 2）如何进行研究？）如何进行研究？猜测物体的动能可能与其质猜测物体的动能可能与其质量和速度有关。量和速度有关。用控制变量法，先控制质量不用控制变量法，先控制质量不变，用实验研究物体的动能与速度的变，用实验研究物体的动能与速度的关系。关系。第2页/共23页 （1 1）物体动能的变化由做功引）物体动能的变化由做功引起。那么，实验中如何对物体作功？起。那么，实验中如何对物体作功？又怎样来表示功的大小呢？又怎样来表示功的大小呢？一、实验的设计一、实验的设计第3页/共23页思路引导思路引导 可以是恒力做功可以是恒力做功。例如用一砝码盘牵。例如用一砝码盘牵引着小车做实验，可以通过改变砝码盘的引着小车做实验，可以通过改变砝码盘的质量，用质量，用W=FSW=FS表示功的大小。表示功的大小。也可以是变力做功也可以是变力做功。例如，用书上采。例如，用书上采用的通过增加每次牵引小车的橡皮筋数目用的通过增加每次牵引小车的橡皮筋数目的办法来表示功的大小。的办法来表示功的大小。第4页/共23页请你思考请你思考 （2 2）如何测量物体的速度）如何测量物体的速度呢？呢？第5页/共23页思路引导思路引导 可以用打点计时器测量小车的速可以用打点计时器测量小车的速度。度。可以用与气垫导轨配套的光电可以用与气垫导轨配套的光电门的方法来测量小车运动的速度。门的方法来测量小车运动的速度。第6页/共23页实实验验：探探究究做做功功与与小小车车速速度度变变化化的的关关系系实验器材：橡皮筋、小车、木板、打实验器材：橡皮筋、小车、木板、打点计时器、铁钉等点计时器、铁钉等橡皮筋橡皮筋小车小车打点计时器打点计时器纸带纸带木板木板铁钉铁钉 探究的器材探究的器材第7页/共23页探探 究的究的 思思 路路1、测量橡皮筋对小车做的功、测量橡皮筋对小车做的功W 2、测量由于橡皮筋做功而使小车、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度获得的速度v 3、数据处理，寻找、数据处理，寻找W与与v的关系的关系第8页/共23页探究的技巧探究的技巧1 1、测量橡皮筋对小车做的功、测量橡皮筋对小车做的功、测量橡皮筋对小车做的功、测量橡皮筋对小车做的功WW问题：探究过程中，我们是否需要问题：探究过程中，我们是否需要问题：探究过程中，我们是否需要问题：探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？测出橡皮筋做功的具体数值？测出橡皮筋做功的具体数值？测出橡皮筋做功的具体数值？措施：措施：措施：措施：设法让橡皮筋每次对小车做设法让橡皮筋每次对小车做设法让橡皮筋每次对小车做设法让橡皮筋每次对小车做的功分别为的功分别为的功分别为的功分别为 WW、2W2W、3W3W 不需要不需要第9页/共23页解解决决方方案案第一次用第一次用一条一条橡皮筋拉小橡皮筋拉小车车第二次用第二次用两条两条完全相同的完全相同的橡皮筋并联起来栓到小车橡皮筋并联起来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮上拉小车，且使每条橡皮筋的伸长都筋的伸长都和第一次的伸和第一次的伸长量一样长量一样做功做功W做功做功2W依次类推，并联依次类推，并联三条三条、四条四条橡皮筋，且拉橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做的功为伸的长度都一样，做的功为3W、4W第10页/共23页问题：每次实验中橡皮筋拉伸的长问题：每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？度有什么要求？相同相同第11页/共23页请你思考请你思考 怎样选择橡皮筋比较好呢？怎样选择橡皮筋比较好呢？第12页/共23页思路导引思路导引 要选择粗细差不多，弹性也要选择粗细差不多，弹性也比较一致的橡皮筋为好。比较一致的橡皮筋为好。第13页/共23页如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力。如何抵消摩擦力。思思考考橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？把木板的把木板的一端垫高，一端垫高，使重力沿使重力沿斜面向下斜面向下的力与摩的力与摩擦力平衡擦力平衡F阻阻FGF阻阻FN还有摩擦还有摩擦力做功力做功FF2F1第14页/共23页2、测量由于橡皮筋做功而使小车、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度获得的速度v 问题问题：如何测量小车的速度？：如何测量小车的速度？利用打点计时器打出的纸带利用打点计时器打出的纸带 问题问题：纸带上打出的点并不都是：纸带上打出的点并不都是均匀的，应该采用那些点来计均匀的，应该采用那些点来计算小车的速度？为什么？算小车的速度？为什么？取点迹清晰且间距均匀的部取点迹清晰且间距均匀的部分分第15页/共23页4 4、在上述实验中打出的、在上述实验中打出的5 5 条纸带中，分别找出小车条纸带中，分别找出小车开始开始近似做匀速运动的点近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时，并分别测出匀速运动时的速度的速度v v1 1、v v2 2、v v3 3、v v4 4、v v5 5。3 3、用、用2 2 条、条、3 3 条、条、4 4 条、条、5 5 条橡皮筋分别代替条橡皮筋分别代替1 1 条橡条橡皮筋重做实验，保证皮筋重做实验，保证每次释放小车的位置相同每次释放小车的位置相同，即，即橡皮筋被拉长的长度相同。橡皮筋被拉长的长度相同。1 1、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将平板安夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将平板安装有打点计时器的一端适当垫高装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至，调整高度，直至轻推小车后使小车轻推小车后使小车恰能恰能在板上在板上做匀速直线运动做匀速直线运动为止。为止。2 2、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于于靠近打点计时器靠近打点计时器处，处，记下小车位置记下小车位置。接通打点计接通打点计时器电源时器电源，释放小车释放小车。实实验验过过程程?C B A第16页/共23页数数据据记记录录实验实验次数次数橡皮筋橡皮筋做的功做的功位移位移l/m时间间隔时间间隔t/s匀速运动时的速度匀速运动时的速度v/(m/s)123454WW2W3W5W.弹力做功刚完毕弹力做功刚完毕时小车的速度时小车的速度用什么方用什么方法处理数法处理数据比较直据比较直观观?第17页/共23页图图象象法法处处理理数数据据做做W-v图图若为曲线若为曲线若为直线，则若为直线，则W与与v成正比成正比做做W-v2图图若为曲线若为曲线若为直线，则若为直线，则W与与v2成正成正比比做做W-v3图图为什么不为什么不做做 W-图图?1v第18页/共23页数数据据处处理理Wv/(m/s)1234560.80 1.10 1.281.53 1.761.89W-v图图00为什么图象会通过原点为什么图象会通过原点?第19页/共23页W-v2图图数数据据处处理理Wv2/(m2s-2)0010.64 21.2131.6442.3453.1063.57表明表明W与与 v2 成正比成正比第20页/共23页注注意意事事项项1、橡皮筋的选择橡皮筋的选择选择粗细差不多，弹性也比较一致的橡皮筋选择粗细差不多，弹性也比较一致的橡皮筋2、平衡摩擦力平衡摩擦力 木板的一端垫高木板的一端垫高3、橡皮筋的条数橡皮筋的条数一般小于一般小于5条条4、实验装置的选取实验装置的选取第21页/共23页误差分析误差分析1、为了减少误差，应使小车总质量在、为了减少误差，应使小车总质量在300g左右。左右。2、测小车的速度就在纸带上匀速运动的阶段为测量比较好。、测小车的速度就在纸带上匀速运动的阶段为测量比较好。3、作、作W-V或或W-V2图象时，纵坐标的单位长度可拉得开些。图象时，纵坐标的单位长度可拉得开些。第22页/共23页