导学提纲 实验：探究功和速度变化的关系 学案

实验：探究功与速度变化的关系——动能定理

【学习目标】

（1）领会探究功与速度变化的关系实验的设计思路

（2）知道用一根橡皮筋所做的功为“单位的功”

（3）理解小车做匀速运动阶段测量速度比较合理

【基础感知】

一、实验目的

通过实验探究外力对物体做功与物体速度的关系．

二、实验原理

探究功与速度变化的关系，可用如实验原理图所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v，最后通过数据分析得出速度变化与功的关系．

三、实验器材

橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等．

四、实验步骤

1．垫高木板的一端，平衡摩擦力．

2．拉伸的橡皮筋对小车做功：

(1)用一条橡皮筋拉小车——做功W.

(2)用两条橡皮筋拉小车——做功2W.

(3)用三条橡皮筋拉小车——做功3W.

3．测出每次做功后小车获得的速度．

4．分别用各次实验测得的v和W绘制W－v或W－v2、W－v3……图象，直到明确得出W和v的关系．

五、数据处理与误差分析

数据处理：

1．求小车的速度：利用纸带上点迹均匀的一段测出两点间的距离x，则v＝(其中T为打点周期)．

2．实验数据处理

在坐标纸上画出W－v和W－v2图象(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)．根据图象得出W∝v2.

误差分析：

1．误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比．

2．没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差．

3．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差．

六、实验结论

物体速度v与外力做功W间的关系W∝v2.

规律方法总结

1．实验注意事项

(1)将木板一端垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡．方法是轻推小车，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，找到长木板的一个合适的倾角．

(2)测小车速度时，应选纸带上的点均匀的部分，也就是选小车做匀速运动的部分．

(3)橡皮筋应选规格一样的．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．

(4)小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些．

2．实验探究的技巧与方法

(1)不直接计算W和v的数值，而只是看第2次、第3次……实验中的W和v是第1次的多少倍，简化数据的测量和处理．

(2)做W－v图象，或W－v2、W－v3图象，直到作出的图象是一条倾斜的直线．

【例题】 (2013·高考福建卷)在“探究恒力做功与动能改变的关系”的实验中(装置如图甲)：

(1)下列说法哪一项是正确的________．(填选项前的字母)

A．平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上

B．为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量

C．实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放

(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为________m/s(保留三位有效数字)．

【课堂检测】

1.关于探究功与物体速度变化的关系实验中，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，再让小车在橡皮筋的作用下弹出

2. 在“探究功与物体速度变化的关系”实验中，小车会受到阻力，可以使木板倾斜作为补偿，则下面操作正确的是（  ）

A.使拖着纸带的小车由静止释放，小车不下滑即可

B. 使拖着纸带的小车由静止释放，小车下滑即可

C.沿木板向下推拖着纸带的小车，放手后打点计时器在纸上打下的点距均匀即可

D.以上说法都不对

3．某同学在做利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，拖着纸带的小车在橡皮筋的作用下由静止运动到木板底端，在此过程中打点计时器在纸带上打下的相邻点间的距离变化情况是 (　　)

A．始终是均匀的　　　　   B．先减小后增大

C．先增大后减小      D．先增大后均匀不变

【总结提升】    日日行，不怕千万里；常常做，不怕千万事