7.6实验：探究功与速度变化的关系 学案

7.6实验：探究功与速度变化的关系 【学习目标】 1.通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系. 2.学习利用图象法研究功与物体速度变化的关系． 【知识探究】 一、方案一　借助恒力做功探究功与速度变化的关系 1．原理 由钩码通过滑轮牵引小车，当小车的质量比钩码大得多时，可以把钩码所受的_____当作小车受到的牵引力．如图1所示． 图1 改变钩码的质量或者改变小车运动的_____，也就改变了牵引力做的功，从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系． 2．实验步骤 (1)按如图1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高，让纸带穿过打点计时器连在小车后端，不挂钩码，接通电源，轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出间隔均匀的点为止． (3)在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线绕过滑轮连接小车和钩码． (4)将小车停在打点计时器附近，先接通电源，再释放小车，小车运动一段时间后，关闭打点计时器电源． (5)改变钩码的数量，更换纸带重复(4)的操作． 3．数据处理 (1)选取点迹清晰的纸带，选纸带上第一个点及距离第一个点较远的点，并依次标上0、1、2、3…. (2)测出0到点1、点2、点3…的距离，即对应的小车的位移x1、x2、x3…，利用公式vn＝求出点1、点2、点3…对应的瞬时速度v1、v2、v3…. (3)确定此纸带所挂的钩码的重力G，利用Wn＝Gxn，分别求出小车的位移为x1、x2、x3…时牵引力所做的功W1、W2、W3…. (4)先对测量数据进行估算，或作W－v草图，大致判断两个量可能的关系，如果认为是W∝v2(或其他)，然后以W为纵坐标，v2(或其他)为横坐标作图，从而判定结论． 4．注意事项 (1)平衡摩擦力时，不挂钩码，轻推小车后，小车能做匀速直线运动． (2)计算牵引力做功时，可以不必算出具体数值，只用位移的数值与符号G的乘积表示即可． 二、方案二　借助橡皮筋变力做功探究功与速度变化的关系 1．原理 使小车在橡皮筋的作用下弹出，如图2所示． 图2 改变橡皮筋的条数，橡皮筋对小车做的功分别是一条橡皮筋做功时的相应_____，测出小车被弹出后的速度，能够找到橡皮筋对小车做的功与小车速度的关系． 2．实验步骤 (1)按如图2所示安装实验仪器． (2)平衡摩擦力． (3)第一次先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋弹力对小车做的功为W，并将测得的数据记入表格．21*cnjy*com (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，测出v2、v3、v4…，橡皮筋对小车做功分别为2W、3W、4W…，将数据记入表格． 3．数据处理 (1)速度数值的获得：实验获得的是如图3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． 图3 (2)计算橡皮筋弹力对小车做的功分别为W、2W、3W…时对应的v、v2、v3、…的数值，填入表格.【来源：21cnj*y.co*m】 　W vn　 W 2W 3W 4W 5W v v2 v3  (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 …间关系的图象，找出哪一组的图象是直线，从而确定功与速度的正确关系．21cnjy.com 4．注意事项 (1)实验时选择粗细、形状、长度、材料完全相同的橡皮筋． (2)每次实验时都让小车从同一位置由静止释放，即保证每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致． (3)实验中不必测出功的具体数值，只要测出以后各次实验时做的功是第一次实验时的多少倍即可． (4)平衡摩擦力时，不要拴橡皮筋，但应连着纸带且接通电源． (5)打出的纸带上的 ... ...