实验五探究功与速度变化的关系

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1、实验五探究功与速度变化的关系幺实验基础•自主梳理一、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.2炉、3炉、…。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r2>…为横坐标，作出fV-v>W-v…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。打点计时器（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5,设此时橡皮筋对小车做的功为炉，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次相同，这

3、时橡皮筋对小车做的功为2挈，测出小车获得的速度02,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/、C两点间的距离X,贝恂=詡其中卩为打点周期)。2.记数据:计算W.1W.30、【丨丨QABC…时对应Q、於的数值,填入WVW2W3W4Wr5WV2V'1^丿1.作图象：在坐标纸上分别作出炉切和0“图线，从中找出功与速度变化的关系。II4•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

4、规格相同的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。1.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。1.小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。么核心考点•师生共研考点1基础实验［典题示例〕［例1］某同学现要用图甲来“探究功与速度的关系”，

5、打点计时器的打点频率为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及力、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点的位移为曲=cm。③由图乙求出小车在各计数点的瞬时速度的大小5、如则在打点计时器打下C点时小车的速度为s=m/so0I2-3456789

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43、纸带运动方向1011~1

44、2~B11屮山1111屮1111111

45、屮1111111叫11111111叫1111

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48、51=1.5552=3.2055=9.40:—56=11.85单位:om⑵由图乙可知小车在此次实验时的加速度大小为“=m/s2o(3)计算出打点计时器打下力、B、…、E时小车瞬时速度的平方诉、…、然后分别求出就、…、诟与诉的差值A诟、…、Ae?,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炉1、炉2、…、叭,后得到了如图丙所示的A汛驳图象。通过图象可得到的结论是⑷若图线的斜率片18,则小车的质量M=kg(结果保三位有效数字)。解析(1)①本实验在实验前首先要对

49、小车进行平衡摩擦力的操作。②Sab=s’—$1=1.65cm,s^c=s3—$2=$3—3.20,Sde=^5—$4=2.25cm9Sef=^6—$5=2.45cmo根据匀变速直线运动规律知Sbc—Sab=Sef—Sde,代入数据得曲=5・05cm©③由匀变速直线运动规律可得cm/s^0.49m/SoSrd7.15—3・20Vc=lT=4X0.02(1)由逐差法可得cm/sJ1.15m/s234oScf—Soc(11・85—5.10)—5.1022=希由此可求出小车的