7.6实验：探究功与速度变化关系

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1、7.6实验：探究功与速度变化关系（动能定理）一、实验目的1．通过实验探究外力对物体做功与物体速度的关系．2．通过实验数据分析，总结出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，小车获得的速度为横坐标，作出W－v曲线，分析这条曲线，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：木板、小车、橡皮筋若干、打点计时器、电源、纸带四

2、、实验步骤1．按图所示将实验仪器安装好．同时平衡摩擦力．将木板的一端垫高的方法来实现，使得小车重力沿木板向下的分力跟摩擦力相平衡．具体做法如下，将木板一端垫高后，让小车拖着纸带沿木板下滑，如果纸带上打出的点为间距相等均匀的点，那么说明小车在木板上做匀速运动，从而可知摩擦力已经被平衡了．2．先用一条橡皮筋做实验，拉伸橡皮筋，释放后，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功为W，将这一组数据记入表格．3．用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这样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．4．用3条、4条…橡皮筋做实验，用同样的方法

3、测出功和速度，记入表格.橡皮筋条数位移x/m时间t/s速度v/(m·s－1)速度平方v2/(m2·s－2)五、实验分析1．数据采集(1)求小车的速度：利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离x，则v＝(其中T为打点周期)．如图所示中测出AB两点间距离．(2)数据记录：把计算出的速度填入上表中并算出v2值．(3)数据处理：在坐标纸上画出W－v和W－v2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)．2．实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系W∝v2.六、误差分析1．误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比．2．没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造

4、成误差．3．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差．七、注意事项1．平衡摩擦力很关键。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部分．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．八、例题分析例1：关于探究功与物体速度变化的关系的实验中，下列说法正确的是(　　)A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C．放小车的长木板应该尽量保持其水平D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出练习1：在探究力对物体做功与物体

5、速度的关系的实验中，下列说法正确的是(　　)A．小车质量应尽量小一些；B．小车质量应该大一些；C．与小车质量无关；D．以上说法都不对例2：在“探究功与速度变化的关系”实验中得到甲、乙两组数据(小车质量为300g，小车受力的位移为19cm，使用的橡皮筋由1根至6根，每次增加1根)，请根据以下数据分别画出W－v图象，W－v2图象，说明W与v之间的关系：数据甲：v/(m·s－1)0.001.001.421.732.002.242.45W/J0W02W03W04W05W06W0数据乙：v2/(m2·s－2)0.001.002.012.994.005.016.00W/J0W02W03W04W05W06

6、W0练习2：为了计算由于橡皮筋做功而使小车获得的速度，在某次实验中某同学得到了如下图所示的一条纸带，在A、B、C、D中应该选用哪个点的速度才符合要求？【例题答案】例1.D；练习1.B；例2.解：做图如右：由图可知，W－v2图象为一条过原点的直线，说明W与v2成正比．练习2.解：C点的速度．