7.6 实验：探究功与物体速度变化关系

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1、7.6实验：探究功与物体速度变化的关系实验目标：1.知道探究活动须测定功与速度这两个物理量.2.领会教科书中所给的实验方案.3.知道实验方案中改变弹力做功大小与橡皮筋的条数成正比的方法.4.体会以一根橡皮筋所做的功为单位来简化问题的思想方法.5.知道实验方案中平衡摩擦力的方法.6.知道当小车做匀速运动时进行速度测量更合理.7.体会从寻找W-v的关系转向寻找W-v2关系所蕴含的思想和方法.8.知道力对物体做功与物体速度变化的关系.引言：通过本章第一节的学习，我们知道运动的物体具有动能，静止的物体要获得动能，方式可以很多，但本质上都是有力对物体做了功；比如：重

2、物从静止下落获得动能，是重力对物体做了功，汽车起动获得动能，是牵引力对车做了功。而物体的动能与物体的运动速度直接相关，所以力对物体做功，可以使物体的运动速度发生变化。今天我们的任务就是探究功与物体速度变化的关系。一、探究思路本探究实验是按着如下的思路进行的：1、改变功的大小橡皮筋的弹力做功不不容易计算，然而改用橡皮筋的条数，保持小车相同的运动距离，则弹力功的大小与橡皮筋的条数成正比。即，橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W……这是本实验的精妙之处为了使弹力功的大小与橡皮筋的条数成正比，因此，每次拉长橡皮筋的长度应该相等。2、确定速度的大小小车获得的速度v

3、可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出。3、寻找功与速度变化的关系以橡皮筋拉力所做的功W为纵坐标，小车获得的速度v为横坐标，作出W—v曲线（即功—速度曲线）。分析这条曲线，得出橡皮筋拉力对小车所做的功与小车获得的速度的定量关系。二、操作技巧1、如何平衡摩擦力？为了排除摩擦力的干扰，实验中可将木板放有打点计时器的一端垫高，让小车重力沿斜面方向的分力来平衡摩擦力。具体方法是：将木板放有打点计时器的一端垫高，脱开钩在小车上的橡皮筋，在小车尾部固定一纸带，轻推小车使小车沿木板向下运动。如果纸带上打出的点距是均匀的，说明纸带的运动是匀速的，小车重力沿斜面方

4、向的分力就刚好平衡了小车所受的摩擦力。2、如何选择纸带上的点距确定速度？由于实验器材和每次操作过程的分散性，尤其是橡皮筋不可能做到各条之间的长度、粗细完全一致，使得每次改变橡皮筋的条数后，纸带上反映小车匀速运动阶段的点数和这些点的位置，不一定都在事先的设定点（即用15根橡皮筋拉小车时，与橡皮筋刚好处于自由长度相对应的纸带上打下的点）之后，而可能在设定点的前后。这是因为小车在几条橡皮筋拉动下运动至设定点时，各条橡皮筋可能在设定点的前、后对小车不产生拉力，从而使纸带上打出的点出现上述情况。因此，需要对纸带上的点进行分析，方法是比较设定点左右及设定点之后的若干个

5、相邻两点间的距离是否基本相同，选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车匀速运动阶段的点，用这些点计算小车的速度。我们应该求小车匀速阶段的速度。即：弹力做功刚完毕时小车的速度三、数据的处理1、用计算法处理实验数据在确定了橡皮筋对小车所做的功并测出了小车获得的速度后，如果作出的W—v曲线不是一条直线，可以采用计算的方法，即根据测得的速度分别按W∝v2、W∝v3、W∝……算出相应的功的值，实际测得的速度与哪一种最接近，它们之间就具有哪一种关系。2、用图象法处理实验数据我们也可根据实验测得的数据，分别作出W—v曲线、W—v2曲线、W—v3曲线……。如果哪一种图象更接

6、近于过原点的倾斜直线，功与速度之间就是哪一种正比关系。用图象法处理数据，要比计算法更简捷而直观。3、利用数表软件进行数据处理本节教材在“做一做”栏目中，对利用Excel进行数据处理作了简要的介绍。关于这一方法的具体操作步骤，请参阅第二章第1节“理解领悟”四、误差分析误差是不可避免的，但我们可以尽量减少它。我们需要注意：1、准备橡皮筋市售的橡皮筋规格不满足实验要求，而且用至4根以上时弹力过大，使打出的纸带点数过少，以致找不出小车在不受弹力做匀速时所打出的点。可以选择服装中使用的多股橡皮筋的松紧带，外形有带状和圆柱状。2、实验时可用5根橡皮筋，打出5条纸带，连

7、同O点可以有6个点，在描绘曲线时比较容易判断曲线的性质。3、在长木板上，小车、铁钉、打点计时器的位置应调整适当，以保证打在织带上的点便于处理，求出小车运动的速度。4、平衡摩擦力时，可使木板略微倾斜，作为补偿。5、小车的质量较小，当用多条橡皮筋时，打出的点过少，应改用质量稍大的小车（或可加砝码），以保证打出的点便于处理。6、纸带上的点并不是均匀的，应该选用点迹均匀的部分来确定小车的速度。5四、本探究实验中的重要方法及技巧（1）研究两个物理量的比例关系是探究两个量数量关系的重要方法，研究比例关系可以为实验测量提供很大的方便和可能.例如，一根橡皮条对小车做的功是

8、很难确定的，如果改用两根橡皮条在完全相同的情况下做的功的具体数值仍