高一物理培優(yōu)人教版必修2課件 第七章第六節(jié)《實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第六節(jié)實(shí)驗(yàn) 探究功與速度變化的關(guān)系 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 通過實(shí)驗(yàn)得出功與物體速度變化的關(guān)系 2 明確實(shí)驗(yàn)原理 學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)處理 重點(diǎn)難點(diǎn) 用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 易錯(cuò)問題 在實(shí)驗(yàn)操作中 摩擦力的平衡 基礎(chǔ)知識(shí)梳理 一 探究目的1 通過實(shí)驗(yàn)探究力對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系 2 體會(huì)探究的過程和所用的方法 二 實(shí)驗(yàn)器材 針對(duì)課本P70 參考案例二 木板 小車 橡皮筋 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電源 紙帶等三 探究思路1 分析與猜測(cè) 1 通過研究重力做的功 我們確立了重力勢(shì)能的表達(dá)式 通過分析彈力做的功 我們探究了彈性勢(shì)能的表達(dá)式 那么 要研究動(dòng)能的變化 也要從力做功開始 2 物體在力的作用下通過一段位移時(shí) 力會(huì)對(duì)物體做功 物體的速度也會(huì)發(fā)生變化 所以二者之間存在聯(lián)系 2 探究的思路 1 要探究功與物體速度變化的關(guān)系 就要改變力對(duì)物體做的功 測(cè)出力對(duì)物體做不同功時(shí)物體的速度 2 為簡化實(shí)驗(yàn) 可將物體初速度設(shè)置為零 利用如圖7 6 1所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 通過橡皮筋來對(duì)小車做功W 通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)測(cè)量小車獲得的速度v 然后分析功W與速度v的關(guān)系 圖7 6 1 四 探究步驟1 按圖7 6 1所示安裝好實(shí)驗(yàn)儀器 2 第一次先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn) 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的速度v1 設(shè)此時(shí)橡皮筋彈力對(duì)小車做功為W 并將得到的數(shù)據(jù)記入表格 3 換用2條 3條 4條 同樣的橡皮筋做實(shí)驗(yàn) 并將橡皮筋拉伸的長度都和第一次相同 測(cè)出v2 v3 v4 橡皮筋對(duì)小車做功分別為2W 3W 4W 將數(shù)據(jù)計(jì)入表格 W 分析數(shù)據(jù) 嘗試做W v W v2等圖象 探究W v的關(guān)系 核心要點(diǎn)突破 一 注意事項(xiàng)1 摩擦力的平衡要探究的是合外力做功與物體速度變化的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)中的合外力指的是橡皮筋的拉力 所以小車除橡皮筋的拉力外其余力合力為零 實(shí)驗(yàn)中小車要受到木板摩擦力作用 會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出 為了排除摩擦力的影響 可將木板上有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊高 以小車不受其他力時(shí)能在木板上勻速運(yùn)動(dòng)為準(zhǔn) 2 橡皮筋彈力的功的計(jì)算由于橡皮筋彈力隨其形變量而變 橡皮筋對(duì)小車的功無法用公式定量計(jì)算 本實(shí)驗(yàn)巧妙地回避了功的計(jì)算 如果一條橡皮筋對(duì)小車做功為W 則兩條橡皮筋對(duì)小車做的功就是2W 三條橡皮筋對(duì)小車做功為3W 依次類推 但必須保證兩點(diǎn) 1 每條橡皮筋相同 2 每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度和第一次相同 3 在用紙帶計(jì)算小車獲得速度時(shí) 應(yīng)該是橡皮筋恢復(fù)形變以后小車的速度 所以在紙帶上應(yīng)選用那些間距較大 且相對(duì)均勻的點(diǎn)來確定小車的速度 二 數(shù)據(jù)的處理1 通過試探與分析 確定W與v的關(guān)系因?yàn)閳D象上的直線關(guān)系最容易判斷兩個(gè)物理量間的關(guān)系 所以可分別試探畫出W與v W與v2 W與v3 W與v間關(guān)系的圖象 找出哪一組的圖象是直線 從而確定功與速度的最終關(guān)系 2 利用圖象法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn) 1 直觀 2 簡單 省去了繁雜的計(jì)算 3 通過圖象的延伸等辦法有時(shí)能得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之外的結(jié)論 三 誤差分析1 由于忘記平衡摩擦力或沒有完全平衡摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響 2 橡皮筋長度 粗細(xì)不一 使得拉力及拉力的功與條數(shù)不成正比帶來誤差 3 紙帶上的點(diǎn)之間間距測(cè)量也會(huì)帶來誤差 課堂互動(dòng)講練 B 每次實(shí)驗(yàn)中 橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致C 放小車的長木板應(yīng)該盡量使其水平D 先接通電源 再讓小車在橡皮筋的作用下彈出 解析 本實(shí)驗(yàn)沒有必要測(cè)出橡皮筋做的功到底是多少 只要測(cè)出以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋做的功是第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的多少倍就已經(jīng)足夠了 A錯(cuò) 每次實(shí)驗(yàn)橡皮筋拉伸的長度必須保持一致 只有這樣才能保證各次實(shí)驗(yàn)時(shí) 橡皮筋做的功是第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的整數(shù)倍 B錯(cuò) 小車運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力 只有使木板傾斜到一定程度 才能減小誤差 C錯(cuò) 實(shí)驗(yàn)時(shí) 應(yīng)該先接通電源 讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始工作 然后再讓小車在橡皮筋的作用下彈出 D正確 答案 D 圖7 6 2 請(qǐng)運(yùn)用表中測(cè)定的數(shù)據(jù)在圖7 6 4所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象 得出正確結(jié)論 圖7 6 4 解析 1 應(yīng)取小車達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)的區(qū)域來計(jì)算 GJ之間某一段或GJ全部 2 作出Wn v2n圖象 圖象見答案 在誤差允許的范圍內(nèi) 圖線是過原點(diǎn)的直線 說明Wn與v2n成正比 答案 1 GJ 只要取勻速部分均為正確 2 如圖7 6 5所示結(jié)論見解析 圖7 6 5 點(diǎn)評(píng) 當(dāng)圖象是直線時(shí) 比較容易確定各物理量間的函數(shù)關(guān)系 所以在本實(shí)驗(yàn)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí) 由所給數(shù)據(jù)可以看出W與v不是線性關(guān)系 W與v2為線性關(guān)系 作出W v2圖象即可 2010年西安質(zhì)量檢測(cè) 一個(gè)人騎自行車在平直的路面上運(yùn)動(dòng) 當(dāng)人停止蹬車后 車?yán)^續(xù)向前運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力可以認(rèn)為是大小不變的 試根據(jù)人騎自行車這一運(yùn)動(dòng)過程 研究外力對(duì)物體做的功和物體運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系 要求寫出探究思路 所需器材 測(cè)量數(shù)據(jù)以及探究結(jié)果 解析 1 使自行車獲得某一速度后 停止蹬車 讓自行車沿著平直路面前進(jìn) 用秒表測(cè)出自行車從停止蹬車到停止運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間t 用米尺測(cè)出自行車停止蹬車后運(yùn)動(dòng)的距離x 2 設(shè)自行車無動(dòng)力后受到的阻力是Ff 則這一過程阻力所做的功Wf Ffx 自行車的初速度 3 重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟 1 可以得到多組t和x的值 4 通過作W v圖和W v2圖象或者計(jì)算的方法可以獲得W與v的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 W v2 答案 見解析 點(diǎn)評(píng) 本實(shí)驗(yàn)的目的是探測(cè)W與v0的關(guān)系 所以不必具體求出W的大小 只要使W按一定的倍數(shù)變化便可以利用圖象探究W與v0的關(guān)系 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全