2019版高考物理总复习 实验创新增分 专题五 探究功与速度变化的关系学案

《2019版高考物理总复习 实验创新增分 专题五 探究功与速度变化的关系学案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、实验五　探究功与速度变化的关系一、实验目的1．通过实验探究外力做功与物体速度变化的关系。2．通过分析实验数据，总结出外力做功与物体速度平方的正比关系。二、实验原理1．不是直接测量对小车做功，而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W、…。2．由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出。这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据。3．以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，分别以小车获得的速度v、v2、…为横坐标，作出Wv、Wv2、…曲线，分析这些曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系。三、实验器材小车(

2、前面带小钩)、长木板(在两侧适当的对称位置钉两个铁钉)、打点计时器、纸带、学生电源、导线(若使用电火花计时器则不用学生电源)、5条同规格的橡皮筋及毫米刻度尺。四、实验步骤1．仪器安装：(1)按实验原理图将仪器安装好。(2)平衡摩擦力：在长木板有打点计时器的一端下面垫一木块，反复移动木块的位置，直至小车上不挂橡皮筋时，轻推小车，纸带打出的点间距均匀，即小车能做匀速直线运动为止。2．测量与记录：(1)先用1条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋对小车做的功为W，将这一组数据记入表格。(2)用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一

3、次相同，这时橡皮筋对小车做的功为2W，测出小车获得的速度v2，将数据记入表格。(3)用3条、4条、…橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格。五、数据处理1．求速度：实验获得如图所示纸带，利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离，如纸带上A、C两点间的距离x，则v＝(其中T为打点周期)。2．记数据：计算W、2W、3W、…时对应v、v2的数值，填入表格。3．作图象：在坐标纸上分别作出Wv和Wv2图线，从中找出功与速度变化的关系。4．得结论：从图象分析外力对物体做功与物体速度变化的关系为W∝v2。六、误差分析产生原因减小方法橡皮筋的长度、粗细不同选择规格相同的

4、橡皮条摩擦力做功平衡摩擦力适当小车速度的测量误差多次测量x，求平均值七、注意事项1．平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡。方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角。2．测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选对应小车做匀速直线运动状态的那段纸带。3．橡皮筋应选规格一样的。力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。4．小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。考点1　基础实验[例1]　某同学现要用图甲来“探究功与速度的关系”，打点计时器的打点频率

5、为50Hz，试分析下列问题：(1)完成下列部分实验步骤所缺的内容：①安装好实验器材，开始小车先不挂钩码，需要对小车进行____________的实验操作。②给小车挂上钩码进行实验。图乙是从多次实验中选出的一条纸带置于一透明刻度尺上。在纸带上选择起始点O及A、B、C、D、E、F七个计数点，可获得各计数点到O的距离s，由图乙读得O到C点的位移为s3＝________cm。③由图乙求出小车在各计数点的瞬时速度的大小v1、v2、…、v5，则在打点计时器打下C点时小车的速度为v3＝________m/s。(2)由图乙可知小车在此次实验时的加速度大小为a＝________m/

6、s2。(3)计算出打点计时器打下A、B、…、E时小车瞬时速度的平方v、…、v，然后分别求出v、…、v与v的差值Δv、Δv、…、Δv，最后计算出小车通过sAB、sBC、…、sDE的位移时钩码重力对小车做的功W1、W2、…、W4，最后得到了如图丙所示的Δv2W图象。通过图象可得到的结论是________________________________________________________________________________。(4)若图线的斜率k＝18，则小车的质量M＝________kg(结果保留三位有效数字)。解析　(1)①本实验在实验前首先要

7、对小车进行平衡摩擦力的操作。②sAB＝s2－s1＝1.65cm，sBC＝s3－s2＝s3－3.20，sDE＝s5－s4＝2.25cm，sEF＝s6－s5＝2.45cm。根据匀变速直线运动规律Δs＝aT2知sBC－sAB＝sEF－sDE，代入数据得s3＝5.05cm。③由匀变速直线运动规律可得vC＝＝cm/s≈0.49m/s。(2)由逐差法可得a＝＝cm/s2≈1.15m/s2。(3)合外力对物体做的功等于物体动能的变化量。(4)由动能定理可得W＝M·Δv2，由此可知图象的斜率为k＝＝，由此可求出小车的质量为M＝。代入数据可求出小车的质量为M＝＝kg＝0.111kg

8、。答案　(