物理必修26.实验:探究功与速度变化的关系图文ppt课件
展开1.通过实验探究力对物体做功与物体速度变化的关系2.经历探究过程,体会科学方法
1.功的确定:让橡皮筋拉动小车做功使小车的速度增加,使拉小车的橡皮筋的条数由1条变为2条、3条…则橡皮筋对小车做的功为W、2W、3W…2.速度的计算:通过对打点计时器所打纸带的测量计算出每次橡皮筋做功结束时小车的速度3.分析每次橡皮筋做的功与物体速度的关系,即可总结出功与速度变化的关系
木板、橡皮筋(若干)、小车、电火花打点计时器(或电磁打点计时器、复写纸、学生电源)、交流电源、纸带、刻度尺等
一、实验步骤1.按如图所示安装好实验仪器。
2.平衡摩擦力:将安装有打点计时器的长木板的一端垫起,纸带穿过打点计时器,不挂橡皮筋,接通电源,轻推小车,直至打点计时器在纸带上打出间隔均匀的点。3.第一次先用一条橡皮筋做实验,用打点计时器和纸带记录小车的运动情况。4.换用2条、3条、4条…同样的橡皮筋做实验,并使橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同,用打点计时器和纸带记录小车的运动情况。
二、数据处理1.速度数值的获得:实验获得的是如图所示的纸带,为探究橡皮筋弹力做功与小车速度的关系,需要测量的是弹力做功结束时小车的速度,即小车做匀速运动的速度。所以,应该在纸带上测量的物理量是图中间隔均匀的点A1、A3间的距离x,小车此时速度的表达式为v= ,其中T是打点计时器的打点周期。
2.计算小车做的功分别为W、2W、3W…时对应的v、v2、v3、…的数值,填入表格。
3.逐一与W的一组数值对照,判断W与v、v2、v3、 …的可能关系或尝试着分别画出W与v、W与v2、W与v3、W与 间关系的图像,找出哪一组的图像是直线,从而确定功与速度的正确关系。
1.误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一,使橡皮筋拉力做的功与橡皮筋的条数不成正比。2.误差的另一主要来源是摩擦力平衡得不合适。3.利用纸带确定物体的速度时,点间距测量不准也会带来误差。4.作图描点不准带来误差。
1.平衡摩擦力的方法:将木板一端垫高,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做匀速运动。2.测小车速度时,应选纸带上点均匀的部分,也就是测小车做匀速运动时的速度。3.所选橡皮筋的劲度系数应小一些,小车质量应大一些,以使纸带上打的点多一些。4.所选橡皮筋的规格应一样,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。5.每次释放小车时,都要让它从同一位置由静止开始运动。
热点1 实验原理及注意事项 【典例1】(2013·永州高一检测)用如图所示的装置,探究功与物体速度变化的关系。实验时,先适当垫高木板,然后由静止释放小车,小车在橡皮筋弹力的作用下被弹出,沿木板滑行。小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带,记录其运动情况。观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀,后面部分点迹比较均匀,回答下列问题:
(1)适当垫高木板是为了 。(2)通过纸带求小车速度时,应使用纸带的 (选填“全部”“前面部分”或“后面部分”)。(3)若实验做了n次,所用橡皮筋分别为1根、2根…n根,通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2…vn,用W表示橡皮筋对小车所做的功,作出的W -v2图线是一条过坐标原点的直线,这说明W与v的关系是 。
【标准解答】(1)为使橡皮筋对小车做的功等于合力对小车做的功,需利用小车重力沿木板方向的分力平衡摩擦力。(2)实验中需要求橡皮筋做功后小车获得的速度,所以应用纸带的后面部分。(3)“过原点的直线”意味着纵横坐标轴对应的两个量成正比关系。答案:(1)平衡摩擦力 (2)后面部分(3)W与速度v的平方成正比
热点2 实验数据处理 【典例2】某同学利用图甲探究力对物体做的功与物体速度的关系,得到了下表的数据:(注:每条橡皮筋拉长的长度都一样)
(1)由表可得出定性结论: 。(2)设一条橡皮筋拉长到固定长度所做功为W0,大致画出橡皮筋所做的功W与小车速度v的图像。(画在图乙中)(3)由图大致可判断出W与v的关系是 。
(4)填写下表的空白部分。
【标准解答】每条橡皮筋拉长的长度都一样,一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为W0,则做功与拉长橡皮筋条数成正比,第2、3、4、5次拉长橡皮筋做功应分别为3W0、4W0、5W0、7W0。(1)定性结论:橡皮筋做的功与小车获得的速度有关,并且做功越大,小车获得的速度越大。(2)W与v关系的图像为抛物线,如图所示。(3)可能W∝v2。
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