湖南2012届高三物理一轮复习 第5章-第5讲-实验：探究功与速度变化的关系-验证机械能守恒定律课件 新人教版.ppt

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1、第5讲实验：探究功与速度变化的关系验证机械能守恒定律一、探究功与速度变化的关系1．实验方法：分别用1条、2条、3条……相同的橡皮筋拉静止的小车运动相同的位移．根据纸带所记录的物体运动的位移和对应的时间，探究拉力对小车做功与小车速度变化的关系．2．需要取得的数据：小车做匀速运动的位移和对应的时间.取得数据的方法是：用刻度尺测量纸带上点迹均匀的某两点间的距离xn，用v＝x/t算出对应的速度vn.3．数据处理方法一计算法：对每一计数点获得的数据进行计算并进行比较，若在误差允许的范围内，重力势能的减少量与动能的增加量相等，就可以得出机械能守恒的

2、结论．方法二图象法：以v2/2为纵轴，以h为横轴画出图线，若是一条通过原点的直线，则可以得出机械能守恒的结论．图线的斜率表示重力加速度g.1．功与速度变化的关系的探究方法是怎样的？解答：(1)按图551安装器材，并将木板上固定打点计时器的一端稍微垫高，使重力沿斜面方向的分力与摩擦力平衡(以小车能做匀速运动，即纸带上的点迹均匀为准)，以消除摩擦力的影响．(2)先用一条橡皮筋做实验，用标尺记录小车的初始位置，让橡皮筋将小车弹出，用打点计时器打出的纸带测出小车被弹出后的速度v1(作用完毕后小车匀速运动)，设此过程中橡皮筋对小车做功W1，将数据

3、记入表格．(3)改用两条完全相同的橡皮筋做上述实验，小车要从第一次实验的位置开始运动，保证橡皮筋的拉伸长度与第一次相同，则第二次橡皮筋对小车做的功W2为第1次的2倍，通过分析纸带求出第2次的速度v2.(4)改用3条、4条……橡皮筋重复上述实验，用同样的方法得出功W3、W4……和速度v3、v4……(5)分析数据，看W与v是什么关系．2．验证机械能守恒定律的实验步骤是什么？解答：(1)如图552安装器材，注意计时器要竖直架稳．(2)将长约0.6m的纸带固定在重物上之后穿过计时器，用手提着纸带，使重物静止在靠近打点计时器的地方．(3)接通电源

4、，松开纸带，让重物自由下落．(4)换几条纸带重做．在打下的纸带中挑选第一、二两点间距离接近2mm且点迹清晰的纸带进行测量，得出各点到第一个点的距离hn.(5)算出各点的瞬时速度vn.(6)计算各点对应的重力势能减少量mghn，并和对应的动能增加量mvn2/2进行比较．3．两个实验的误差情况如何？解答：(1)在“探究功与物体速度变化关系”实验中，误差主要来源于以下两个方面：①选用橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比；②没有平衡阻力或平衡阻力时木板与水平面间的夹角偏小或偏大．因此，我们将有打点计时器的木板一端适当垫高

5、，使拖着纸带的小车，在打点计时器正常工作的情况下，能够匀速下滑，从而减小误差．(2)“验证机械能守恒定律”实验中，重物和纸带下落时，纸带要受到打点计时器的阻力(电火花计时器的阻力小于电磁打点计时器的阻力)，重物要受空气的阻力．重物克服这些阻力做功，有机械能向内能转化．因此，我们在选择重物时应选择质量和密度较大的．在安装打点计时器时，应使其在竖直平面内，且使两个限位孔在同一竖直线上，从而减小阻力，减小误差．4．两个实验的过程中各应注意什么？解答：(1)在“探究功与速度变化的关系”实验中，应注意：①选橡皮条时应注意选择的橡皮条长度相同，粗细

6、均匀．②在长木板上，小车、铁钉、打点计时器的位置应调整适当，以保证打出的纸带上的点便于处理．③打出的纸带上的点并不全都均匀，应选间距均匀的那一段来计算小车的速度．④小车质量较小，当用多条橡皮条时小车速度过大．可能使打出的纸带上的点少，难以选到合适的点计算小车的速度，可在小车上加100g－200g的砝码．1．探究功与速度变化的关系例1：关于“探究功与速度变化的关系”的实验中，下列叙述正确的是()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使其水平D．先接通电源

7、，再让小车在橡皮筋的作用下弹出解析：本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要测出以后每次实验时橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足够了，A错；每次实验时橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证以后每次实验时橡皮筋做的功是第一次的整数倍，否则，功的数值难以测定，B错；小车运动过程中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，C错；实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D正确．答案：D变式训练1：在“探究功与物体速度变化关系”的实验中，甲、乙两位同学的实验操作均正确．甲同学根据实

8、验数据作出了功和速度的关系图线，即W－v图，如图553甲所示，并由此图线得出“功与速度的平方一定成正比”的结论．乙同学根据实验数据作出了功与速度平方的关系图线，即W－v2图，如图乙，并由此也得出“功与速度的