7.6 实验：探究功与速度变化的关系

W v
的平方成正比。
2
即力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度
二、探究方案
方案二：
打点计时器 纸带 小车 细绳
一端附有定滑轮的长木板
钩码
方案一的原理： 让滑块在钩码的拉力作用下由静止开始做匀加速运 动,用纸带记录下速度v1、v2,拉力做功分别为W1、W2, 保
持滑块质量和所挂钩码的质量不变，保证绳子对滑块的
B．橡皮筋仍处于伸长状态
C．小车在两个铁钉的连线处 D．小车已过两个铁钉的连线
实验解读
热点精析
达标对点演练
(4)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为
了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测 量(根据如图7－6－2所示的纸带回答)．
图7－6－2
实验解读
热点精析
达标对点演练
解析
(1) 打点计时器使用的是交流电源； (2) 平衡摩擦力
时，应将纸带穿过打点计时器，放开拖着纸带的小车，小车
能够匀速下滑即可，故D正确；(3)放开小车后，小车做加速 运动，当橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小时，小车的速度 最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态， B 正确； (4) 从纸带上 看，纸带的 GJ 段打点比较均匀，所以应选用纸带的 GJ段进
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，记下小车位臵。接通打点计 时器电源， C B A 释放小车。
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臵相同，即橡皮筋被拉长的长 度相同。
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 。
拉力保持不变，让滑块从同一位置出发,同样记录下其它 实验数据。
F阻
F FN F阻 F1 F G
平衡摩擦
F2
注意：要想使合力做功等于拉力做功需要平衡摩擦 力，方法是将远离滑轮的一端垫高，使重力沿斜面向下 的分力等于摩擦力。
实验操作及注意事项 【例1】 某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验 如图7－6－1所示，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出 的，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为 W. 当
思 考 小车在木板上做什么性质的运动？ 先加速后匀速再减速 我们要取的速度是哪个阶段的速度？ 这个速度该如何测量？ 橡皮筋恢复原长时的速度。利用打点计时器， 用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时间 的比值近似计算该点的瞬时速度
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。
用2条、3条„完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3
次„实验时(每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致)， 每次实验中小车获得的速度根据打点计时器所打在纸带上 的点进行计算．
实验解读
热点精析
达标对点演练
图7－6－1
(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺
和________(选填“交流”或“直流”)电源． (2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾 斜来平衡摩擦阻力，则下面操作正确的是 A．放开小车，能够自由下滑即可 ( )．
B．放开小车，能够匀速下滑即可
C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可 D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可
实验解读 热点精析 达标对点演练
(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车 速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下 列说法正确的是 A．橡皮筋处于原长状态 ( )．
? ?
数 据 记 录
. .
.
.
.
.
.
.
.
.
实验 橡皮筋 位移 时间间隔 匀速运动时的速度 t /s v /(m/s) 次数 做的功 l /m 1 W 2 2W 3W 3 弹力做功刚完毕 4W 4 时小车的速度 5W 5
z.xx.k
用什么方 法处理数 据比较直
图 象 法 处 理 数 据
做W-v图
若为直线，则W与v成正比
0.053824 0.012487 0.103041 0.033076 0.173889 0.072512 0.219961 0.103162 0.279841 0.148036 0.326041 0.186169
W与v图象
W与 v图象
W与v 图象
2
表明W与 v2 成正比
W与v 图象
3
实验结论：
(a)
(b)
பைடு நூலகம்
Zx.xk
FN F阻
F1 F
把木板的一 端垫高，使 重力沿斜面 向下的力与 摩擦力平衡
F2
G
实 验 过 程
1、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小 车后端，另一端穿过打点计时器。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拖着纸 带恰能在板上做匀速直线运动为止。
若为曲线
做W-v2图
若为直线，则W与v2成正比
若为曲线
做W-v3图
…… ……
……
三、采集数据 生成结论
实验 次数 1 2 3 4 5 6 橡皮筋 做的功 W 2W 3W 4W 5W 6W 匀速运动时的速度
v
0.232 0.321 0.417 0.469 0.529 0.571
v
2
v
3
v
0.481664 0.566569 0.645755 0.684836 0.727324 0.755645
橡皮筋被拉伸 直到恢复原长 的过程中
橡皮筋对小车 拉力做的功能 否直接测量？
解 决 方 案
第一次用一条橡皮筋拉小车
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
Z.x.x. K
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……
行测量．
答案 (1)交流 (2)D (3)B (4)GJ
实验解读
热点精析
达标对点演练
某同学在探究功与物体速度变化关系的 实验中，设计了如图（a）所示的实验，将纸 固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器或 打点计时器，先用手提着纸带，使重物静止 在靠近计时器的地方，然后接通电源，松开 纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上 打下一系列小点，得到的纸带如图(b)所 示．O点为计时器打下的第一个点，该同学 对数据进行了下列处理：取OA＝AB＝BC， 并根据纸带算出了A、B、C三点的速度分别 为vA＝0.12m/s，vB＝0.17m/s，vC＝ 0.21m/s．试根据以上数据大致判断重力所做 的功W∝v2．
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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
思 考 小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮 筋对小车做功？
C B A
? ? ?
怎样设计实 验才能解决 这一问题?
橡皮筋的弹力是变力， 且弹力与伸长量的关系 也不严格遵守胡克定律 ， 不容易计算。
第7章
机械能及其守恒定律
6、探究功与物体速度变化 的关系
复 习
重力做功
重力势能
WG＝EP1－EP2 弹力做功
学科网
弹性势能
WF＝EP1－EP2
合外力做功
动能 速度
物体的动能与它的速度是密切相关 速度的变化又与它的受力有关 所以，我们首先来探究： 力对物体做功与物体速度变化的关系
实 验： 实验目的：通过实验探究橡皮筋对小 探 车做功与小车速度的关系 究 做 实验器材：电源、纸带、橡皮筋（若干）、 功 小车、木板、打点计时器、铁钉等 与 打点计时器 小 车 小车 速 铁钉 度 变 木板 化 纸带 的 橡皮筋 关 系