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实验探究功与速度变化的关系


过 装有打点计时器的一端适当垫高,调整高度,直至 程 轻推小车后使小车恰能在板上做匀速直线运动为止。
2、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位
于靠近打点计时器处,记下小车位置。接通打点计
时器电源, 释放小车。
C
? ?
BA
3、用2 条、3 条、4 条、5 条橡皮筋分别代替1 条橡 皮筋重做实验,保证每次释放小车的位置相同,即 橡皮筋被拉长的长度相同。
7.6、实验:探究功与 速度变化的关系


重力做功
重力势能
WG=EP1-EP2
弹力做功
弹性势能
外力做功
动 速能度
猜想
(1)物体的动能与哪些因 素有关?
猜测物体的动能可能与其质量 和速度有关。
(2)如何进行研究?
用控制变量法,先控制质量不变, 用实验研究物体的动能与速度的关系。
一、实验的设计
(1)物体动能的变化由做功引起。 那么,实验中如何对物体作功?又怎 样来表示功的大小呢?
的力与摩
F2 G
擦力平衡
2、测量由于橡皮筋做功而使小车 获得的速度v 问题:如何测量小车的速度?
利用打点计时器打出的纸带
问题:纸带上打出的点并不都是 均匀的,应该采用那些点来计算 小车的速度?为什么?
取点迹清晰且间距均匀的部分
实 1、将打点计时器固定在一块平板上,让纸带的一端
验 夹在小车后端,另一端穿过打点计时器。将平板安
思路引导
可以是恒力做功。例如用一砝码盘牵
引着小车做实验,可以通过改变砝码盘的 质量,用W=FS表示功的大小。
也可以是变力做功。例如,用书上采
用的通过增加每次牵引小车的橡皮筋数目 的办法来表示功的大小。
请你思考
(2)如何测量物体的速度 呢?
思路引导
可以用打点计时器测量小车的速 度。
可以用与气垫导轨配套的光电门 的方法来测量小车运动的速度。
4、在上述实验中打出的5 条纸带中,分别找出小车 开始近似做匀速运动的点,并分别测出匀速运动时 的速度v1 、v2 、v3 、v4 、v5 。


.. . . . . . . . .

录 实验 橡皮筋 位移 时间间隔 匀速运动时的速度
次数 做的功 l /m t /s
v /(m/s)
1W
2 2W
3 3W 4 4W 5 5W
问题:每次实验中橡皮筋拉伸的长 度有什么要求?
相同
请你思考
怎样选择橡皮筋比较好呢?
思路导引
要选择粗细差不多,弹性也比 较一致的橡皮筋为好。
思 考 橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗?
F阻
F
还有摩擦 力做功
如何使拉力做的功等于合力做的功?即
如何抵消摩擦力。
FN
把木板的 一端垫高,
F阻
F1 F
使重力沿 斜面向下
测出橡皮筋做功的具体数值?
不需要 措施: 设法让橡皮筋每次对小车做
的功分别为 W、2W、3W……
解 决 第一次用一条橡皮筋拉小车 方 案
做功W
第二次用两条完全相同的橡 皮筋并联起来栓到小车上拉 小车,且使每条橡皮筋的伸 长都和第一次的伸长量一样
做功2W
依次类推,并联三条、四条……橡皮筋,且拉伸 的长度都一样,做的功为3W、4W……
弹力做功刚完毕 时小车的速度
用什么方 法处理数 据比较直

象 做W-v图


理 数
做W-v2图

做W-v3图
……
若为直线,则W与v成正比 若为曲线
若为直线,则W与v2成正比 若为曲线为什么不
…… W-做v1图?
……
数 据 处 W v /(m/s) 理 1 0.80
2 1.10 3 1.28
4 1.53

验:
探究的器材

究 做
实验器材:橡皮筋、小车、木板、打

点计时器、铁钉等

小 打点计时器

小车

铁钉



纸带


橡皮筋
木板

探 究的 思 路
1、测量橡皮筋对小车做的功W
2、测量由于橡皮筋做功而使小车 获得的速度v
3、数据处理,寻找W与v的关系
探究的技巧
1、测量橡皮筋对小车做的功W 问0
W-v图 为什么图象会通过原点?


处 W v2/(m2·s -2)
理0
0
1 0.64
2 1.21
3 1.64
4 2.34
5 3.10
6 3.57
W-v2图 表明W与 v2 成正比
注 意
事 1、橡皮筋的选择
项 选择粗细差不多,弹性也比较一致的橡皮筋
2、平衡摩擦力
木板的一端垫高
3、橡皮筋的条数
一般小于5条
4、实验装置的选取
误差分析
1、为了减少误差,应使小车总质量在300g左右。
2、测小车的速度就在纸带上匀速运动的阶段为测 量比较好。
3、作W-V或W-V2图象时,纵坐标的单位长度 可拉得开些。
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