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

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

2、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

3、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

4、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

5、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】某同学做探究动能定理的实验，如图所示，图中小车在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功为W。当用2条、3条、…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度都由打点计时器所打

6、的纸带测出。(1)除了图中已有的器材外，还需要导线、开关、刻度尺和电源(填以下提供电源前面的字母，根据图填写，A.4～6V的交流电源，B.220V的交流电源，C.4～6V的直流电源)。(2)实验中小车会受到阻力，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，需要在(选填“左”或“右”)侧垫高木板。(3)若粗糙的木板水平，小车在橡皮筋的作用下，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置可能是(　　)A．橡皮筋处于原长状态B．橡皮筋仍处于伸长状态C．小车在两个铁钉连线处D．小车已过两个铁钉连线处【答案】　(1)A　(2)左　(3)B【规律方法】　由橡皮筋提供牵引力实验应注意的问题(1)为了消除摩擦

7、力的影响，可将木板上有打点计时器的一端垫高，以小车不受其他力时能在木板上匀速运动为准。(2)在用纸带计算小车获得的速度时，应该是橡皮筋恢复形变以后小车的速度，所以在纸带上应选用那些间距较大且相对均匀的点来确定小车的速度【针对训练】下表是在探究功与速度变化的关系实验中的测量数据，其中实验所用的计时器为电火花计时器，小车质量为300g，使用的橡皮筋1至6根，每次增加1根。小车受力的位移即橡皮筋被拉伸的长度为19c