物理实验之探究功与速度的关系
(人教版)物理必修二课件：7-5-实验：探究功与速度变化的关系教学设计优质课件
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基础训练 课前预习作业
第七章
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第3页
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一、选择题(1～3 为单选，4～5 为多选。) 1．对于橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的．我们可 以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每次 实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍，使用的方 法是( )
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(2)根据你所作的图象，你认为滑块滑行的最大距离 x 与滑 块初速度平方 v2 的关系是________．
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7.
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数据组 v/(m· s－ 1 ) x/m 1 0 0
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2 0.16 0.045 3 0.19 0.075 4 0.24 0.111 5 0.30 0.163 6 0.49 0.442
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(1)一同学根据表中数据，作出 x－v 图象如图甲所示．观 察该图象， 该同学作出如下推理： 根据 x－v 图象大致是一条抛 物线，可以猜想，x 可能与 v2 成正比．请在图乙所示坐标纸上 选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜想．
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2013高三物理一轮复习课件：第五章 实验：探究功与速度变化的关系
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(4)实验结论：从图像可知功与物体速度变化的关系 W∝v2.
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考点诊断
1.关于探究功与物体速度变化的关系的实验中， 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
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二、实验误差分析 1．误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使 橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比． 2．平衡摩擦力不彻底或平衡过度也会造成误差． 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.
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热点题型探究
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题型归纳
题型 实验综合能力考查 【例 1】 为了探究对物体做功与物体速度变化的关系， 现提供如图所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后， 沿木板滑行，请思考探究思路并回答下列问题．(打点计时 器交流电频率为 50 Hz)
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[解析]
(1)将木板固定有计时器的一端垫起适当的
高度，使小车缓慢匀速下滑． x (4)由匀速运动的速度公式 v＝ ，即可求出小车的速 t 度，其中 x 从图上读出分别为 2.00 cm,2.83 cm,3.46 cm， 1 4.00 cm.t＝T＝ ＝0.02 s. f
“探究功与速度变化的关系”的几种实验方案
平 衡摩 擦 力 ， 时不 挂 橡 皮 筋 ， 要 在 小 车 后 面 这 但
夹上 纸 带 ， 推 小 车 ， 轻 目测 小 车做 匀 速 运 动 即可 （ 同时 用 打 点 计 时 器 打点 ， 纸 带上 的点 迹 均 如 如
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本 节 内容对 于培 养 学 生 的创 新 思 维 和 ｎ主 探 究 的能力 具 有重 要 意义 。 我们 在 教学 过程 中研 究 总 结 了本 实 验 的多个 方 案 的原理 、 巧 和一些 创 新 技
较大 。 次小 车 的运动 速 度是用 打 点计 时器 打 出 每
的纸 带进 行测 量 ， 纸带上 间距 均 匀 的点所 确 定 的 速 度表 示橡皮 筋 松弛 时小 车 的最 大 速度 （ ３ 图 ）
关键 词 ： 物理 实 验 ； ； 度 ； Ｓ 创 新 设 计 功 速 ＤＩ ， 中图分类号 ： ６３７ Ｇ ３． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ３ ６ ４ （ ０ ８ ７ Ｓ 一 ０ ５ — ３ １０ — １８２０）（ ） ０ １
“ 究 功与 速 度变 化 的 关 系 ”是 新课 标 及 人 探 教 版高 中物理 实 验 教 材新 引入 的・ 节 物 理 探 究
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匀则表 示 摩擦 力 已被 平衡 ， 这样 则 更精 确 ） 要 测 。 出橡皮 绳 对小 车 做功 的具 体数 值 比较 困难 ， 验 实
中巧妙 的采用 几 根 长度 和劲 度 系 数 相 同 的橡 皮 筋伸 长相 同长度 时 做 功成 倍 数 关 系 的思 想 来 克 服这一 困难 ， 即第 一次 ， 一根 橡皮 绳拉 小 车 ， 用 记
高中物理说课素材：7.6《实验：探究功与速度变化的关系》(新人教必修2)
第三部分
归纳提升
1. 学生自己设计方案，再分组讨论，充分 调动学生学习的积极性，主动性，体现学生的 主体地位，体会集体的智慧。培养语言表达能 力，交往能力。 2. 三种甚至更多的方案，说明物理规律是 经得起实验检验的，培养了他们的发散思维能 力。 总之，在探究中让学生体会成功的喜悦，探 究的快乐，激发学习物理，研究物理问题的兴 趣，同时各方面素质得到全面发展。在学到知 识方法的同时，能够健康快乐的成长。
■ 分组讨论方案
六人一组，老师指导, 归纳得到一个 最为合理的方案。
■ 每组派代表汇报方案
■ 三种典型方案
方案一
•
器材： 光电门、滑块、气垫导轨 （一端有定滑轮） 、钩码 和数字毫秒计
实验原理： 将光电门分别固定在距滑块出发点为 S、2S的位置处, 让滑块在钩码的拉 力作用下由静止开始做匀加速运动, 经过两个光电门时纪录下速度,拉力 做功分别为W、2W,将光电门固定在 距滑块出发点3S、4S的位置处,保持 滑块质量和所挂钩码的质量不变，保 证绳子对滑块的拉力保持不变，让滑 块从同一位置出发,同样记录下过光 电门的速度,拉力对小车做的功分别 为3W、4W，同理可以获得其它实验 数据.实验中，拉力是不等于钩码的 重力的，但这并没有给实验结果造成 误差，因为实验中只要保证拉力不变 就可以了,拉力做的功就和拉力作用 的位移成正比.因此实验不要求勾码 的质量比滑块的质量小得多.
第二部分
探究方案设计
■ 引导功和速度的测量
设置问题引导学生设计方案： 1.用什么实验器材测量速度？怎么测？ 2.测量功需要测什么物理量，用什么实验器材 测量，怎么测？ 3.怎样通过一个实验同时测出速度和功?
■ 学生独立设计探究方案
1. 测速度：打点计时器或光电门 2. 测量功：用相同的橡皮筋的拉力做功或利 用重力做功
功物体速度变化关系论文
探究功与物体速度变化的关系综观物理新课程的标准与以往的物理教学大纲，不难发现：课程标准不再拘泥于教师物理知识的传授，学生物理知识的获得；而是要求物理教师通过三年对学生的培养，帮助学生养成良好的思维习惯，在解决问题或作决定时能尝试应用科学原理或科学研究方法；具有创新意识，能独立思考，勇于有根据的怀疑，养成尊重事实、大胆想象的科学态度和科学精神；同时树立正确的科学观，有振兴中华、将科学服务于人类的使命感与责任感。
研究一下新课程对我们的新要求，我们发现：新课程更加重视科学探究的教育作用，强调过程和方法的学习；强调了课程在情感态度与价值观方面的教育功能，在课程中加强了科学、技术、社会的教育。
物理学离不开实验，实验是物理学必不可少的重要组成部分。
物理实验不仅是训练学生实验技能的一个方面，同时也是学生认识、学习和研究事物的有效方法。
这些要求具体到教学中我们又该如何在实验教学中细化呢？我以《探究功与物体速度变化的关系》这堂课为例，来谈谈自己的看法。
在物理《必修2》中，新增了一节内容——《探究功与物体速度变化的关系》。
通过前几节内容的学习，学生已经建立了重力做功、弹力做功与重力势能、弹性势能之间的关系。
在本节中进一步研究和探讨合力对物体做功与物体速度变化之间的关系，实际上是为下一节《动能和动能定理》的理论推导奠定一个认识基础，通过本节内容的教学，也可促使学生在学习动能定理后比较深刻地认识到动能定理不仅在恒力做功的条件下成立，在变力做功的情况下也是成立的。
对于本节的内容教学，我是按照这样一种方式来进行处理的。
首先让学生进行理论探究：设置比较简单的问题情景，如物体所受的力是恒力，物体做直线运动，让学生从已有的运动学公式与牛顿第二定律出发运用逻辑推理的方法进行研究，看看合外力做功与物体速度之间的关系。
在公式推导的基础上定义动能概念，讨论动能定理，相当于将后一节内容提前。
在完成上述内容的教学后提出问题：“力对物体所做的功与物体动能之间的这一关系是否是普遍适用的呢？”、“变力对物体做功与物体动能之间是否也存在同样的关系呢？”并让学生进行实验的设计。
物理必修Ⅱ人教新课标7-6实验：探究功与速度变化的关系课件
一个人骑自行车在平直的路面上运动， 当人停止蹬车后，车继续向前运动(如下图所 示)，运动过程中受到的阻力可以认为是大小 不变的．试根据人骑自行车这一运动过程，研 究外力对物体做的功和物体运动速度的关 系．要求写出探究思路、所需器材、测量数据， 探究结果．
解析：(1)使自行车获得某一速度后，停止蹬车， (2)设自行车无动力后受到的阻力是 Fμ，则这一过程阻力 让自行车沿着平直路面前进．用秒表测出自行 所做的功 Wμ＝Fμs，自行车的初速度 v0＝2 v ＝2s/t. 车从停止蹬车到停止运动所用的时间t，用皮尺 测出自行车停止蹬车后运动的距离s. (3)重复实验步骤(1)可以得到多组 t 和 s 的值．
1．在探究功与物体速度变化的实验中需要的 器材有 __________________________________ 等． 2．当用2条、3条……同样的橡皮筋进行第2 次、第3次……实验时，每次实验中橡皮筋拉 伸长度都______________一致，以保证第2 次、第3次……橡皮筋的功是________…… 3．根据实验数据作个W－v草图，大致判断两 个量可能是什么关系．如果认为很可能是 W∝v2，就作出W－v2曲线，如果这条曲线是 ________，就可以证明你的判断是正确的．
(2)减小误差的办法 ①实验前要先平衡摩擦力． ②尽量选用同一规格的橡皮筋． ③选用间距均匀的几个间隔，测量其总长度， 求得平均速度． ④描点时既要观察各点的位置关系，又要考虑 应有的函数关系，若拉力大，小车速度大，点 数少，可能使W与v成线性关系，控制小车速 度，加大纵坐标单位长度，可减小误差．
先对测量数据进行估计，或者作出W－v草图， 大致判断两个量可能有什么关系．如果认为有 可能是W∝v2，就对每一个速度值算出它的二 次方，然后以W为纵坐标，v2为横坐标作图(不 是以v为横坐标)．如果这样作出的图象是一条 直线，说明两者关系真的是W∝v2……
【高考第一轮复习物理】实验：探究功与速度变化的关系
实验：探究功与速度变化的关系1.实验目的探究力对物体做功与物体速度变化的关系.2.实验原理探究功与物体速度变化的关系，可通过改变力对物体做的功，测出力对物体做功不同时物体的速度，为简化实验可将物体初速度设置为零，可用如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.3.实验器材小车(前面带小钩),100 g～200 g砝码，长木板，两侧适当的对称位置钉两个铁钉，打点计时器及纸带，学生电源及导线(使用电火花计时器不用学生电源),5～6条等长的橡皮筋，刻度尺.4.实验步骤(1)按如图所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力.(2)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，设此时橡皮筋对小车做的功为W1，将这一组数据记录下来.(3)用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这样橡皮筋对小车做的功为W2，测出小车获得的速度v2，将数据记录下来.(4)用3条、4条、……橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记录下来.(5)分析数据，得出结论.①测量小车的速度：实验获得如图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度，应在纸带上测量的物理量是(用字母表示)：A1、A2间的距离x，小车速度的表达式是(用测量的物理量表示)v＝xT(T为打点计时器的时间间隔).②实验数据记录(自己设计一个记录数据的表格).③实验数据处理及分析：在坐标纸上画出W-v和W-v2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位).④实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系为W∝v2.重点难点突破一、数据处理1.计算法：在确定了橡皮筋对小车所做的功并测出了小车获得的速度后，如果作出的W-v曲线不是一条直线，可以采用计算的方法分析数据.即根据测得的速度分别按W∝v2、W∝v3、W∝v、…算出相应的功的值，再与实验确定的功的值进行比较，判断与上述哪一种最接近，它们之间就具有哪一种关系.2.图象法：我们也可根据实验测得的数据，分别作出W-v2曲线、W-v3曲线、W-v曲线、……如果哪一种图象更接近于过原点的倾斜直线，功与速度之间就是哪一种正比关系.3.软件法：利用Excel数表软件进行数据处理.二、误差分析误差是不可避免的，但我们可以尽量减小它.为减小本实验的实验误差，要注意以下几个方面的问题：1.在长木板上，小车、铁钉、打点计时器的位置应调整适当，以保证打在纸带上的点便于处理，求出小车运动的速度.2.平衡摩擦力时，可使木板略微倾斜，作为补偿，保证小车脱离橡皮筋后做匀速运动.3.小车的质量较小，当用多条橡皮筋时，打出的点过少，应改用质量稍大的小车(或加砝码)，以保证打出的点便于处理.三、注意事项1.平衡摩擦力实验中的小车不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力对小车做负功，我们研究的是橡皮筋做的功与物体速度的关系，应设法排除摩擦力的影响，可采用将木板一端垫高的方法来实现.将木板一端垫高，使重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡，就能消除摩擦力的影响.判断已平衡掉摩擦力的方法是，轻推一下小车，观察小车不受其他力时能否在木板上做匀速运动.2.我们用2条、3条、……橡皮筋进行第2次、第3次、……实验时，每次实验时橡皮筋伸长的长度3.实验数据处理时，以橡皮筋对小车做的功W为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，以第一次实验时的功W为单位，作出W-v图象，分析这条图线，可以得知橡皮筋对小车做的功W与小车获得的速度v 的定量关系.4.打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均匀，应选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度，因为这一段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形.【例】如图所示为与小车相连，穿过打点计时器的一条纸带上的点并不都是均匀的，下面说法正确的是( )①纸带的左端是与小车相连的②纸带的右端是与小车相连的③利用E、F、G、H、I、J这些点之间的距离来确定小车的速度④利用A、B、C、D这些点之间的距离来确定小车的速度A.①③B.②④C.①④D.②③【解析】刚开始释放时，与小车相连的一端打出的点应会比较密集，且点的间距逐渐变大，故右端与小车相连；为确定小车速度应选取间距均匀的点，这时橡皮筋已停止对小车作用，故②和④正确，选B.。
2022届高考物理二轮复习 物理实验专项练习(5)探究功与速度变化的关系
（5）探究功与速度变化的关系一、实验题1.某兴趣小组的同学们在学习了动能定理以后，尝试用如图甲所示的装置来验证动能定理。
打点计时器接在频率为f 的交流电源上，实验前已测出砝码和砝码盘的总质量为m ，小车的质量为M ，重力加速度为g 。
（1）挂砝码和砝码盘前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至轻推小车观察到_________。
（2）挂上砝码和砝码盘后，按实验要求打出如图乙所示的纸带，其中O 为起始点，A B C D E 、、、、为纸带上选取的连续5个清晰的计数点，每相邻两计数点间有4个计时点未画出，测量出A C E 、、计数点到O 点的距离分别为123x x x 、、，则打下C 点时小车的速度C v =_________。
（3）若将砝码和砝码盘的重力视为小车受到的拉力，从O 到C 的过程中，只要表达式________成立，即验证了动能定理。
2.某校物理兴趣小组利用如图甲所示装置探究合力做功与动能变化的关系。
在滑块上安装一遮光条，系轻细绳处安装一拉力传感器（可显示出轻细绳的拉力），把滑块放在水平气垫导轨上A 处，细绳通过定滑轮与钩码相连，光电门安装在B 处。
气垫导轨充气，将滑块从A 位置由静止释放后，拉力传感器记录的读数为F ，光电门记录的时间为t ∆。
（1）用螺旋测微器测量遮光条的宽度，如图乙所示，则宽度为________mm 。
（2）多次改变钩码的质量（拉力传感器记录的读数F 相应改变），测得多组F 和t ∆数据，要得到线性变化图像，若已知选定F 作为纵坐标，则横坐标代表的物理量为_______. A.t ∆B.2()t ∆C.1t ∆D.21t ⎛⎫ ⎪∆⎝⎭（3）若正确选择横坐标所代表的物理量后，得出线性变化图像的斜率为k ，且已经测出A B 、之间的距离为s ，遮光条的宽度为d ，则滑块质量（含遮光条和拉力传感器）的表达式为M =______。
3.如图所示，重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况，利用该装置可以完成“探究动能定理的实验，重物质量m 和小车质量M 已通过实验测得。
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实验报告
——探究功与速度变化的关系
386班________
一、实验目的
二、实验原理
让橡皮筋拉动小车运动一定的位移，通过改变橡皮筋的
条数，改变拉力功的大小，看功的大小与物体速度(或
动能)的变化成怎样的关系．
三、实验器材
木板、小车、橡皮筋、打点计时器(或电火花计时器)、电源、纸带等．
四、实验步骤
1．按如图所示安装好实验仪器．
2．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功为W，并将得到的数据记入表格．
3．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．
4．分析数据，尝试作Wv、Wv2等图象，探究W、v的关系．
v
0.000.50 1.00 1.50 2.00
功与速度平方的关系
六、注意事项
1．本实验是利用橡皮筋的多少表示橡皮筋做功的大小，不需要求出每次做功的具体数值，因此所选用的橡皮筋要长度、粗细相同．
2．为了减小小车在运动中因受摩擦力带来的误差，可在长木板有打点计时器的一端下面垫一块木块，反复移动木块位置，直至小车在斜面上向下运动时可以保持匀速直线运动，此时重力沿斜面方向的分力与摩擦力平衡，这样可以消除摩擦力的影响．
3．在用纸带确定由于橡皮筋做功而使小车获得的速度时，应该是橡皮筋恢复形变以后小车的速度，所以在纸带上应选用那些间距较大，且相对均匀的点来确定小车的速度．
七、误差分析
误差来源：一是由于忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力对实验的影响；二是橡皮筋长度、粗细不一，使得拉力及拉力的功与条数不成正比带来误差；三是纸带上点的间距测量也会带来误差．
八、实验结论
通过作图发现W－v2图近似是一条直线，说明W∝v2.。