7.6 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系 課件（人教版必修2）

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6 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系,注意事項(xiàng) 1平衡摩擦力：將木板一端墊高，使小車(chē)重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡方法是輕推小車(chē)，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車(chē)是否勻速運(yùn)動(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角 2選點(diǎn)測(cè)速：測(cè)小車(chē)速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，也就是選小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的 3規(guī)格相同：橡皮筋規(guī)格相同時(shí)，力對(duì)小車(chē)做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算出具體數(shù)值,誤差分析 1誤差的主要來(lái)源是橡皮筋的長(zhǎng)度、粗細(xì)不一，使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比 2沒(méi)有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過(guò)大也會(huì)造成誤差 3利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車(chē)的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)確會(huì)帶來(lái)誤差,【例1】 某學(xué)習(xí)小組做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖761所示，圖中小車(chē)是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功記為W.當(dāng)用2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)(每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致)，每次實(shí)驗(yàn)中小車(chē)獲得的速度根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打在紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算,實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng),(1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、刻度尺和_(選填“交流”或“直流”)電源 (2)實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)會(huì)受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來(lái)平衡摩擦阻力，則下面操作正確的是 ( ) A放開(kāi)小車(chē)，能夠自由下滑即可 B放開(kāi)小車(chē)，能夠勻速下滑即可 C放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，能夠自由下滑即可 D放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，能夠勻速下滑即可,圖761,(3)若木板水平放置，小車(chē)在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車(chē)速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車(chē)所在的位置，下列說(shuō)法正確的是 ( ) A橡皮筋處于原長(zhǎng)狀態(tài) B橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài) C小車(chē)在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處 D小車(chē)已過(guò)兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線,(4)在正確操作情況下，打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測(cè)量小車(chē)獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的_部分進(jìn)行測(cè)量(根據(jù)如圖762所示的紙帶回答) 圖762,解析 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源；(2)平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，小車(chē)能夠勻速下滑即可，故D正確；(3)放開(kāi)小車(chē)后，小車(chē)做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時(shí)，小車(chē)的速度最大，此時(shí)橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，B正確；(4)從紙帶上看，紙帶的GJ段打點(diǎn)比較均勻，所以應(yīng)選用紙帶的GJ段進(jìn)行測(cè)量 答案 (1)交流 (2)D (3)B (4)GJ,【例2】 某同學(xué)利用圖763甲所示裝置探究力對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系，得到了下表的數(shù)據(jù)：,實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理,圖763,(注：每條橡皮筋拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度都一樣) (1)由表可得出定性結(jié)論：_. (2)設(shè)一條橡皮筋拉長(zhǎng)到固定長(zhǎng)度所做功為W0，大致畫(huà)出橡皮筋所做的功W與小車(chē)速度v的圖象(畫(huà)在圖乙中) (3)根據(jù)以上的Wv圖象對(duì)W與v的關(guān)系作出初步判斷：_. (4)根據(jù)數(shù)據(jù)完成下表的空白部分：,解析 每條橡皮筋拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度都一樣，一條橡皮筋拉長(zhǎng)到固定長(zhǎng)度所做的功為W0，由做功與拉長(zhǎng)橡皮筋條數(shù)成正比得，第2、3、4、5次拉長(zhǎng)橡皮筋做功應(yīng)分別為3W0、4W0、5W0、7W0. (1)定性結(jié)論：橡皮筋做的功與小車(chē)獲得的速度有關(guān)，并且做功越多，小車(chē)獲得的速度越大 (2)W與v的圖象如圖所示,(3)W與v的圖象很像拋物線，可能Wv2. (4)如下表 答案 見(jiàn)解析,【例3】 質(zhì)量為1 kg的重物自由下落，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源為6 V、50 Hz的交流電源如圖764所示，紙帶上O點(diǎn)為重物自由下落時(shí)紙帶打點(diǎn)的起點(diǎn)，選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G依次間隔一個(gè)點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)，紙帶上的數(shù)據(jù)表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)與O點(diǎn)間的距離,拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),圖764,(1)求出B、C、D、E、F各點(diǎn)的速度并填入下表. (2)求出物體下落時(shí)從O點(diǎn)到B、C、D、E、F各點(diǎn)過(guò)程中重力所做的功，并填入下表.,(3)適當(dāng)選擇坐標(biāo)軸，在圖765中作出物體重力做的功與物體速度的平方之間的關(guān)系圖象圖中縱坐標(biāo)表示_，橫坐標(biāo)表示_，由圖可得重力所做的功與_成_關(guān)系,圖765,(2)重力做的功 WBmgOB19.870.6103 J0.69 J， 同理WC1.23 J，WD1.92 J，WE2.76 J， WF3.76 J.,(3)WGv2圖象如圖所示圖中縱坐標(biāo)表示重力做的功WG，橫坐標(biāo)表示物體速度的平方v2；由圖可得重力所做的功與物體速度的平方成正比關(guān)系 答案 見(jiàn)解析,一、實(shí)驗(yàn)原理和誤差分析 1在本實(shí)驗(yàn)中，我們并不需要測(cè)出橡皮筋做的功到底是多少，只需測(cè)出以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功是第一次實(shí)驗(yàn)的多少倍，使用的方法是 ( ) A用同樣的力對(duì)小車(chē)作用，讓小車(chē)通過(guò)的距離為s、2s、3s進(jìn)行第一次，第二次，第三次實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)小車(chē)做的功就是W、2W、3W B讓小車(chē)通過(guò)相同的距離，第一次力為F、第二次力為2F，第三次力為3F實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)小車(chē)做的功就是W、2W、3W,C選用同樣的橡皮筋，在實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度保持一致，當(dāng)用1條、2條、3條同樣的橡皮筋進(jìn)行第一次、第二次、第三次實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功就是W、2W、3W D利用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量對(duì)小車(chē)的拉力F，利用直尺測(cè)量小車(chē)在力的作用下移動(dòng)的距離s，便可求出每次實(shí)驗(yàn)中力對(duì)小車(chē)做的功，可控制為W、2W、3W 解析 本實(shí)驗(yàn)采用橡皮筋做功來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，橡皮筋的力是變力，因此選項(xiàng)A、B、D所說(shuō)的方法不可能實(shí)現(xiàn) 答案 C,2實(shí)驗(yàn)時(shí)小車(chē)在運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力作用在小車(chē)沿長(zhǎng)木板滑行的過(guò)程中，除橡皮筋對(duì)其做功外，還有阻力做功，這樣便 會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)誤差，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中想到的辦法是使長(zhǎng)木板略為傾斜對(duì)于長(zhǎng)木板的傾斜程度，下列說(shuō)法正確的是 ( ) A木板只要稍微傾斜一下即可，沒(méi)有什么嚴(yán)格要求 B木板的傾斜角度在理論上應(yīng)滿足下面條件，即重力使物體沿斜面下滑的分力應(yīng)等于小車(chē)受到的阻力 C如果小車(chē)在傾斜的木板上做勻速運(yùn)動(dòng)，則木板的傾斜程度是符合要求的 D其實(shí)木板不傾斜，問(wèn)題也不大，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)總是存在誤差的,解析 由動(dòng)力學(xué)知識(shí)可以知道，要平衡摩擦力，就應(yīng)使物體的重力沿斜面向下的分力等于物體受到的阻力，使小車(chē)能夠做勻速運(yùn)動(dòng) 答案 BC,3在探究功與速度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中得到了一條如圖766所示的紙帶，這條紙帶上的點(diǎn)兩端較密，中間稀疏，出現(xiàn)這種情況的原因可能是 ( ) A電源的頻率不穩(wěn)定 B木板的傾斜程度太大 C沒(méi)有使木板傾斜或木板傾斜的程度太小 D小車(chē)受到的阻力較大,圖766,解析 電源頻率不穩(wěn)定的可能性不大，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是沒(méi)有平衡阻力或平衡阻力不夠，以致小車(chē)在橡皮筋作用下做加速運(yùn)動(dòng)，在橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)以后做減速運(yùn)動(dòng)，且受到的阻力較大故選項(xiàng)C、D正確 答案 CD,二、實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理 4在探究功與速度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A長(zhǎng)木板要適當(dāng)傾斜，以平衡小車(chē)運(yùn)動(dòng)中受到的阻力 B重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，雖然用到橡皮筋的條數(shù)不同，但每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度相同 C利用紙帶上的點(diǎn)計(jì)算小車(chē)的速度時(shí)，應(yīng)選用紙帶上打點(diǎn)最密集的部分進(jìn)行計(jì)算 D利用紙帶上的點(diǎn)計(jì)算小車(chē)的速度時(shí)，應(yīng)選用紙帶上打點(diǎn)最稀疏的部分進(jìn)行計(jì)算,解析 由于小車(chē)在運(yùn)動(dòng)中受到阻力(摩擦力和紙帶的阻力)作用，所以要使長(zhǎng)木板適當(dāng)傾斜，以平衡小車(chē)運(yùn)動(dòng)中受到的阻力，選項(xiàng)A正確；重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了使橡皮筋對(duì)小車(chē)所做的功與它的條數(shù)成正比，每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度相同，選項(xiàng)B正確；利用紙帶上的點(diǎn)計(jì)算小車(chē)的速度時(shí)，由于要計(jì)算的是橡皮筋松弛后小車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)的速度，所以應(yīng)選用紙帶上打點(diǎn)最稀疏的部分進(jìn)行計(jì)算，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確 答案 ABD,5某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)采用如圖767所示的裝置(實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到一條紙帶后，通過(guò)分析小車(chē)位移與速度變化的關(guān)系來(lái)研究合力對(duì)小車(chē)所做的功與速度變化的關(guān)系圖767是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，點(diǎn)O為紙帶上的起始點(diǎn)，A、B、C是紙帶上的三個(gè)連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，用刻度尺測(cè)得A、B、C到O的距離如圖768所示已知所用交變電源的頻率為50 Hz，則：,圖767 圖768,(1)打B點(diǎn)時(shí)，小車(chē)的瞬時(shí)速度vB_m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (2)實(shí)驗(yàn)中，該小組的同學(xué)畫(huà)出小車(chē)位移l與速度v的關(guān)系圖象如圖769所示根據(jù)該圖線形狀，某同學(xué)對(duì)W與v的關(guān)系作出的猜想，肯定不正確的是_(填寫(xiě)選項(xiàng)字母代號(hào)),圖769,(3)本實(shí)驗(yàn)中，若鉤碼下落高度為h1時(shí)合力對(duì)小車(chē)所做的功為W0，則當(dāng)鉤碼下落h2時(shí)，合力對(duì)小車(chē)所做的功為_(kāi)(用h1、h2、W0表示),(2)由題圖知，位移與速度的關(guān)系圖象很像拋物線，所以可能lv2或lv3，又因?yàn)閃Fl，F(xiàn)恒定不變，故Wv2或Wv3，A、D正確，B、C錯(cuò)誤,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,