高中物理 专题7.6 实验：探究功与速度变化的关系（讲）（基础版）（含解析）新人教版必修2

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1、7.6实验：探究功与速度变化的关系实验目的1.探究力对物体做的功与物体速度变化的关系．2.体会探究过程和所用的方法．实验原理让橡皮筋拉动小车做功使小车的速度增加，若拉小车的橡皮筋的条数由1条变为2条、3条、…，则橡皮筋对小车做的功为W、2W、3W、…，利用打点计时器和纸带测量每次实验后小车的速度，分析每次做的功与速度的关系，总结出功与速度的关系．实验器材木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器、低压交流电源、纸带、刻度尺等.★实验步骤1．按实验要求安装好实验仪器。2．平衡摩擦力：将安装有打点计时器的

2、长木板的一端垫起，纸带穿过打点计时器，不挂橡皮筋，闭合电源，轻推小车，打点计时器在纸带上打出间隔均匀的点。3．第一次先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋弹力对小车做功为W，并将得到的数据记入表格。4．换用2条、3条、4条……同样的橡皮筋做实验，并将橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同，测出v2、v3、v4……，橡皮筋对小车做功分别为2W、3W、4W……将数据记入表格。5．分析数据，尝试做W－v，W－v2等图象，探究W、v的关系。★数据处理1．速度数值的获得：实验获

3、得的是如图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功与小车速度的关系，需要测量的是弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度。所以，应该在纸带上测量的物理量是图中A1、A3间的距离x，小车此时速度的表达式为v＝，其中T是打点计时器的打点周期。即选择相邻距离基本相同的若干点A1、A2、A3…来计算小车匀速运动时的速度。2．计算小车做的功分别为W、2W、3W…时对应的v、v2、v3、…的数值，填入表格。WvnW2W3W4W5Wvv2v33．逐一与W的一组数值对照，判断W与v、v2、v3、…的可能关系或尝试

4、着分别画出W与v、W与v2、W与v3、W与间关系的图象，找出哪一组的图象是直线，从而确定功与速度的正确关系。★误差分析1．误差来源：一是由于忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力对实验的影响，二是橡皮筋长度、粗细不一，使得拉力及拉力的功与条数不成正比带来误差，三是纸带上所打点的间距测量也会带来误差。四是描点不准带来误差。2．减小误差的办法(1)实验前要先平衡摩擦力。(2)尽量选用同一规格的橡皮筋。(3)选用间距均匀的几个间隔，测量其总长度，求得平均速度。(4)描点时既要观察各点的位置关系，又要考虑应有

5、的函数关系，若拉力大，小车速度大，点数少，可能使W与v呈线性关系，控制小车速度，加大纵坐标单位长度，可减小误差。★注意事项1．平衡摩擦力的方法：将木板一端垫高，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做匀速运动，找到木板的一个合适的倾角。2．测小车速度时，纸带上的点应选均匀部分的，也就是选小车做匀速运动的。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．每次释放小车时，都要让它从同一位置由静止开始运动。5．小车质量应大一些，使纸带上打

6、的点多一些。★它案设计由重物通过滑轮牵引小车，当小车的质量比重物大得多时，可以把重物所受的重力当做小车受到的牵引力，如图所示．改变重物的质量或者改变小车运动的位移，也就改变了牵引力做的功，从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系．【典型例题】【例题】用如图所示的装置“探究功与物体速度变化的关系”实验时，先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮筋弹力的作用下被弹出，沿木板滑行．小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带，记录其运动情况．观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面部分点迹比较均匀，回

7、答下列问题：(1)适当垫高木板是为了________________．(2)通过纸带求小车速度时，应使用纸带的________(填“全部”、“前面部分”或“后面部分”)．(3)若实验做了n次，所用橡皮筋分别为1根、2根、…、n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2、…、vn，用W表示橡皮筋对小车所做的功，作出的Wv2图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v的关系是______________________．【答案】　(1)平衡摩擦力　(2)后面部分　(3)W与速度v的平方成正比★特别提醒1．

8、该探究实验中，并非需要计算出弹力对小车做功的具体数值，所以只要选择规格相同的若干条橡皮筋，并且每次实验时小车从同样位置弹出即可．2．实验探究的是橡皮筋的弹力对小车所做的功，因此，实验前必须平衡摩擦力．3．小车的运动是先加速后匀速，用匀速阶段点间距离计算小车的速度．【针对训练】在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，实验装置如图甲所示。让小车在一条橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，此时橡皮筋对小车做的功记为W。然后用完全相同的橡皮筋二条、三条……合并在一起分别进行第2次、第3次……