第六节：探究功与速度变化的关系

问题1：到现在为止，我们已经定量研究了哪 几种能量？它们与对应力的功有什么关系？ 它们都是怎样得出表达式的？
重力做功
重力势能
WG＝EP1－EP2 弹力做功 弹性势能
WF＝EP1－EP2
运动 问题2: 动能是与物体___________有关的能 速度 量。即与物体的___________ 有关，速度的变




一：提出预案 设计出一个实验方案，能够探究合力的功与 物体速度变化的关系，先说需要什么器材， 再说明怎样安装器材。


方案1：

方案2：
二：确定方案 主要从合理性、科学性、可行性等方面 进行分析,经过讨论、归纳、整理选出实验 方案。 方案2：

三：实验探究 实验目的：通过实验探究橡皮筋对小车 做功与小车速度的关系 实验器材：橡皮筋、小车、木板、打点 计时器、纸带、铁钉等
结 论
橡皮筋的弹力对小车做的功，与速度的 平方成正比 注：这里的弹力就是物体受到的合外力 因为小车从静止开始运动，初速度为零， 末速度就是小车速度的变化。 拓展：如果小车的初速度不为零，功与 速度之间应该有什么样的关系？
知识总结： 1、利用纸带与打点计时器，来探究功与物体 速度变化的关系，经历了知识的探究过程。 2、学习了物理学的研究方法――倍增法，并 会利用图像法处理数据。
W/×WJ X/×10 m v/（m/s） V /（m /s ） V /（m /s ） V1/2 次方 V1/3 次方 0 1 2 3 4 5 6 0 8.00 11.00 12.80 15.30 17.60 18.90
-2 2 2 2 3 3 3
2 3 W/ × X/ × v/ V1/2 V1/3 V/ V/ WJ 10-2m （ m/s （ m2/ （ m3/ 次方 次方 ） s2） s3） 0 0 0 0 0 1 8 0.8 0.64 0.894 2 11 1.1 1.21 1.049 3 12.8 1.28 1.638 1.131 4 15.3 1.53 2.341 1.237 5 17.6 1.76 3.098 1.327 6 18.9 1.89 3.572 1.375
外力做功
速度 动能


学习目标
1、知识与技能 （1）会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度； （2）学习利用物理图像探究功与物体速度变化的关系。 2、过程与方法：通过用纸带与打点计时器来探究功与物体 速度相关量变化的关系，体验知识的探究过程和物理学的研 究方法。 3、情感态度与价值观：体会学习的快乐，激发学习的兴趣； 通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学 理念。 【教学重点】 学习探究功与物体速度变化的关系的物理方法――倍增法， 并会利用图像法处理数据。 【教学难点】 实验数据的处理方法――图像法
3、换用纸带，改用2条、3条„„同样的橡皮筋进行实验，保 持每次实验中橡皮筋拉长的长度相同。 4、由纸带算出小车获得的速度，把小车第一次获得的功计为W， 第2次，第3次„„计为2W，3W „„
5、对测量数据进行估算，大致判断两个量可能的关系，然后 以W为纵坐标，v，v2（或其它）为横坐标作图。
处理数据 1、采集橡皮条分别为一根、 两根„„、 六根时的数据 （匀 速运动阶段， 例如在 0.1s 内的位移） ， 记在自己设计的表格中。 2、记录数据的方式示例

（2）每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要 求？为什么？ 相同 因为只有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，拉力做 的功才为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……

（3）小车在木板上运动时还会受到什么力?可 以采用什么方法进行补偿？ 小车还会受到摩擦阻力 将平板安装有打点计时器的一端适当垫高， 调整高度，直至轻推小车后使小车恰能在板 上做匀速直线运动为止。

5. 实验中我们应测量小车的什么速度 （ D ） A 、平均速度 B 、加速阶段的平均速度 C 、任一点的瞬时速度 D 、匀速阶段的瞬时速度

课后思考： 如果物体的初速度不为零，功与速度变化的 关系又是怎样的呢？ 你能运用已学的知识，通过理论推导的方法， 得出功与速度变化的关系来吗？
打点计时器
小车
铁钉
纸带 木板 橡皮筋
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1：测量橡皮筋对小车做的功W （1）探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋 做功的具体数值？ 可以怎么做？ 不需要 设法让橡皮筋每次对小车做的功分别为 W、2W、3W……

化又与它的受力有关，按照我们已经使用过 的研究思路，要得出动能的表达式，必然也 力的功 是通过探究___________得出。因此可以通过 速度变化 的关系，希望由此 实验探究功与___________ 找到动能表达式的线索。
重力做功
重力势能
WG＝EP1－EP2
弹力做功
弹性势能
WF＝EP1－EP2
数据处理
W v /(m/s) 1 0.80 2 1.10 3 1.28 1.53 4 1.76 5 1.89 6
0 0
W-v图
为什么图象会通过 原点?
W v2/(m2· s -2)
0 1 2 3 4 5 6
0 0.64 1.21 1.64 2.34 3.10 3.57
W-v2图
结论：表明在物体 初速度为零时W与 v2 成正比

【夯实基础】 1. 本节是一个探究性实验，探究的目的是 （D ） A. 探究力与物体运动速度的关系 B. 探究力与物体运动加速度的关系 C. 探究力对物体做的功与物体加速度变化的 关系 D. 探究力对物体做的功与物体速度变化的关 系

2、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( ) D 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

探究2：测量由于橡皮筋做功而使小车获
得的速度v
（1）是否需要测出各次小车速度的具体数值？ 小车获得的速度怎样计算？

需要利用打点计时器打出的纸带,根据位
移与时间的关系式：x=vt可求出小车的 速度。

（2）纸带上的点距并不都是均匀的，应该采 用哪些点距来计算小车的速度？为什么？
取点迹清晰且间距均匀的部分，在橡皮

3.在“探究功与物体速度变化的关系”实验 时，以下应保持不变的是（ ABD ） A.每次实验把橡皮筋拉伸的长度 B.橡皮筋的规格 C.橡皮筋的根数 D.小车的质量

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4. 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（ C ） A.使拖着纸带的小车由静止释放，下车不下 滑即可 B. 使拖着纸带的小车由静止释放，下车下滑 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
筋的弹力消失后，小车的运动是匀速运动。
探究3：数据处理，寻找W与v的关系 实验完毕后，我们用什么方法分析橡皮筋对 小车做的功和小车速度的关系？为什么？ 比较麻烦 方法一：计算法 简便直观，可以减少偶然 方法二：图像法 误差

参考实验步骤
1、按图装好实验器材，把木板稍微倾斜，平衡阻力 2、先用一条橡皮筋做实验，把橡皮筋拉长到一定的位置，理 好纸带，接通电源，释放小车。