2017_2018学年高中物理第七章机械能守恒定律第6节实验：探究功与速度变化的关系课件新人教版必修2
高中物理 第七章 机械能守恒定律 第6节 探究功与物体速变化的关系课件 高中物理课件
5、打点计时器及纸带
6、学生电源及导线
7、刻度尺
第十八页，共二十九页。
操作(cāozuò)技巧
学生分组实验(shíyàn)，并思考下面的问题：
1、小车在木板上运动时会受到阻力，可以采用什么方法(fāngfǎ)进行补偿？
2、测量橡皮筋拉力做功时利用倍数关系巧妙地避开直接测量变力做功的问题（但必须注意实验时，每次拉长橡皮筋
2、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。
3、平衡摩擦力时（误差的来源之一），可使木板略微倾斜，作为补偿。
4、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（或可加砝码），以保证打出的点便于处理。
5、纸带上的点并不是均匀的，应该选用点迹均匀的部分来确定小车的速度。
相等 （选填“相等”或
“不相等”）的一段。
第二十二页，共二十九页。
可求小车最后获得的动能 ，然后验证功与
动能之间的关系。
题2 在利用橡皮筋“探究功与速度变化的关系”实验中，我们并不需要测出橡皮筋做的功
到底是多少，只需测出以后各次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次实验的多少倍即可，实
验方法是（ C
）
A.用同样的力对小车作用，让小车通过的距离为s、2s、3s……进行第一次、第二次、第三
实验(shíyàn)器材
木板、小车、橡皮筋(若干）、打点(dǎ diɑn)计时器、电源、纸带、钉子2枚
第三页，共二十九页。
探究思路
•
第四页，共二十九页。
一、如何测量橡皮筋对小车做的功
问题(wèntí)1：
小车在运动(yùndòng)过程中，有哪些力做功？
新人教版物理(必修2)第七章机械能守恒定律 第六节 实验：探究功与速度变化的关系(26张幻灯片)
0 5W0 6W0
数据乙
v2/(m2·s－2) 0.00 1.00 2.01 2.99 4.00 5.01 6.00
W/J
0 W0 2W0 3W0 4W0 5W0 6W0
解析 用纵坐标表示橡皮筋对小车所做的功W，横轴表示 小车获得的速度v，即做出W－v图象，由甲表中的数据，作图 如下：
由图线可知W－v图象近似为一条抛物线 用纵坐标表示橡皮筋对小车做功W，横轴表示小车获得的 速度的二次方v2，作图如下：
由图可知，W－v2图象为一条过原点的直线，说明W与v2 成正比．
答案 W与v2成正比
巩固练习2 为了计算由于橡皮筋做功而使小车获得的速 度，在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带，在A、 B、C、D中应该选用哪个点的速度才符合要求？
解析 本实验没有必要测出橡皮筋做功的具体数值，只要 做到以后各次实验时，橡皮筋做功与第一次橡皮筋做功一样 多，即保持每次橡皮筋的拉伸长度必须一样，这样就能测出各 次实验中橡皮筋做功是第一次实验时的多少倍就足够了，故 A、B选项错误．小车运动会受到阻力，只有木板倾斜到一定 程度，才能平衡摩擦力，减小实验误差，故C选项错误．实验 时，应该先接通电源，打点计时器开始工作，然后再让小车在 橡皮筋的作用下弹出，故D选项正确．
典例分析
举一反三 触类旁通
一、有关实验操作的问题 典例1 关于探究功与物体速度变化的关系的实验中，下 列说法正确的是( ) 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保持其水平 D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
高中物理 第七章 机械能守恒定律 第六节 探究功与速度变化的关系课件 新人教版必修2.pptx
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。
2、将橡皮筋固定 在小车前端。拉长
C
? ?
BA
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。 8
实验过程：
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
外力做功
动能
速度
2
实验：探究做功与小车速度变化的关系
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、 铁钉等
打点计时器 小车
铁钉
纸带
橡皮筋
木板
3
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?
第六节 实验：探究功与速度变化 的关系
1、会用打点计时器打下的纸带计算物体 运动的速度，学习利用物理图象研究功与 物体速度变化的关系。 2、通过纸带与打点计时器来探究功与速 度的关系，体验探究过程和物理学的研究 方法。
1
复习引入： 重力做功
重力势能
WG＝EP1－EP2
弹力做功
弹性势能
WF＝EP1－EP2Fra bibliotek00W-v图
为什么图象会通过原点?
12
数据处理：
W v2/(m2·s -2)
0
0
1
0.64
2
1.21
3
1.64
4
2.34
5
3.10
6
3.57
2018年高中物理第七章机械能守恒定律7.6实验探究功与速度变化的关系课件新人教版必修2
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1.正误辨析 (1)用橡皮筋做实验时,橡皮筋的弹力做功可以用公式W=Fl计算。( ) 解析:橡皮筋的弹力是变力,不能用公式W=Fl计算功。 答案:× (2)实验中平衡摩擦力时,若纸带上打出的点越来越密,就应调大斜 面倾角。( ) 答案:√ (3)实验中使用的若干条橡皮筋的原长可以不相等。( ) 解析:为了保证实验中橡皮筋做的功与条数成正比,橡皮筋的规格 必须是相同的。 答案:×
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三、数据的处理 1.如果作出的功—速度曲线是一条直线,表明牵引力做的功与小 车获得的速度的关系是正比关系。 2.实验中如何进行数据处理会更简单直观? 答案:先对测量数据进行估计,或者作个W-v草图,大致判断两个量 可能什么关系。然后根据自己的判断作出相应的关系图象,最后作 出一条直线。
6.实验:探究功与速度变化的关系
核心素养培养目标 1. 通过实验探究力对物体 做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。
核心素养形成脉络
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一、探究思路 1.简述本实验的探究思路。 答案:平板上的小车在力的作用下从静止开始运动,测量力的大 小及小车在力的作用下运动的距离,可以计算力做的功。改变力的 大小,或者改变小车在力的作用下运动的距离,力对小车做的功不 同,小车获得的速度就会不同,由此得到功与速度的几组数据。 2.怎样探究功与速度的关系? 答案:以牵引力对小车做的功W为纵坐标,小车获得的速度v为横 坐标,作出W-v图象,即功—速度图象,分析这个图象,可以了解两者 的定量关系。
知识点一
知识点二
2.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 v n= ������ +1 ������ −1 求出点1、点2、点3…对应的瞬时速 2������ 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。
趣话高中物理必修2第7章机械能守恒定律第6节实验：探究功与速度变化的关系
第6节实验：探究功与速度变化的关系力的作用效果有两种：改变物体的运动状态或改变物体的形状，也是力做功的结果，我们只讨论前者。
前面学了重力势能和弹性势能，下面通过实验看看这两种力做功对物体的运动状态（速度）的改变有什么规律。
实验仪器还是那几大件，木板、小车（最好用带滑轮和倾角调节装置的轨道小车），打点计时器（最近市面上的打点计时器不好用，最好用电火花计时器）。
钩码，橡皮筋（买比较均匀的）。
有桌子和电源，就可以开工了。
首先还是平衡摩擦力，因为摩擦力做功会影响实验结果，这是一个很需要耐心的工作，每次改变一下倾角，需要打一条纸带测试一下，直到打出均匀点迹的纸带为止。
要探究重力做功和速度变化的关系比较简单，只需要挂上钩码打出一条纸带即可，从纸带上找几个合适的点，测出钩码下降的高度和对应点的速度，这些东西前面已经做过不少了，此处不再赘述。
根据公式，重力做的功是mgh，物体速度是v，可以作图看看h和v存在什么关系，如果以h为横轴，v2为纵轴，就可以得到一条过原点的直线。
如果不是直线，说明你测量出了问题。
还要探究弹力做功与速度变化的关系，我们无法计算弹性势能的大小，前面已经说过，弹性势能的计算公式我们必须假装不会。
但是弹簧和皮筋伸长量与弹性势能有一定的对应关系这点是要掌握的，因此，每次使皮筋伸长的长度一定，就会有相同的弹性势能，多弄几条皮筋，并在一起使用，总的皮筋的弹性势能与条数成正比，当然皮筋必须是一样的，一致性要好，只需改变条数，弄清条数与速度的关系就可以了。
取下钩码，换成皮筋，记下每次皮筋拉到的位置，保证每次位置一样，改变条数，每次打出一条纸带，纸带先加速后匀速，求出纸带匀速运动时的速度，记下速度与条数的关系，以v2为纵轴，条数n为横轴，应该得到一条直线。
如果以上都是直线，我们可以得出这样一个结伦，外力做功与速度平方的变化量成正比。
2017_2018学年高中物理第七章机械能守恒定律6实验：探究功与速度变化的关系教学案新人教版
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.学习利用图象法探究功与速度变化的关系.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，可以把钩码所受的重力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距离，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(填“不挂”或“挂上”)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x 1、x 2、x 3…，利用公式v n ＝x n ＋1－x n －12T求出点1、点2、点3…对应的瞬时速度v 1、v 2、v 3….(3)确定此纸带所挂的钩码的重力G ，利用W n ＝Gx n ，分别求出小车的位移为x 1、x 2、x 3…时牵引力所做的功W 1、W 2、W 3….(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(若n条)，橡皮筋对小车做的功分别是一条橡皮筋做功时的n倍，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.(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变化的关系，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＝x2T，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、v…的数值，填入表格.WW 2W 3W 4W 5Wv nvv2v3v(3)逐一与W的一组数值对照，判断W与v、v2、v3、v…的可能关系或尝试着分别画出W与v、W与v2、W与v3、W与v…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.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)实验中不必算出功的具体数值，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)打出的纸带上的点间距并不都是均匀的，应选取点间距均匀部分来求小车的速度.一、借助恒力做功探究功与速度变化的关系例1为了探究“合力做功与速度变化的关系”，某学习小组在实验室组装了如图4所示的装置，备有下列器材：打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平、细沙.他们称得滑块的质量为M、沙和小桶的总质量为m.当滑块连接上纸带，让细线跨过光滑滑轮并悬挂空的小桶时，滑块处于静止状态.要完成该实验，请回答下列问题：图4(1)要完成本实验，还缺少的实验器材是____________.(2)实验时为保证滑块受到的合力与沙、小桶的总重力大小基本相等，沙和小桶的总质量应满足的实验条件是______________________________________________，实验时为保证细线拉力等于滑块所受的合力，首先要做的步骤是______________.(3)在满足(2)问的条件下，让小桶带动滑块加速运动，如图5所示为打点计时器所打的纸带的一部分，图中A、B、C、D、E是按时间先后顺序确定的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，相邻计数点间的距离已标注在图上，当地重力加速度为g，在B、D两点间对滑块进行研究，合力对滑块做的功为______________，v B＝______________，v D＝__________(用题中所给的代表数据的字母表示).图5答案(1)毫米刻度尺(2)沙和小桶的总质量远小于滑块的质量平衡摩擦力(3)mg(x2＋x3) x1＋x22Tx3＋x42T二、借助橡皮筋做功探究功与速度变化的关系例2某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图6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.图6(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(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(4)在操作正确的情况下，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，应选用图7纸带的______(填“A～G”或“G～J”)部分进行测量.图7答案(1)交流(2)D (3)B (4)G～J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系在小车上，放开拖着纸带的小车，小车以及纸带与打点计时器之间的摩擦力和小车的重力沿木板方向的分力平衡，故D正确.(3)木板水平放置，未平衡摩擦力.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G～J段打点比较均匀，所以应选用纸带的G～J段进行测量.例3在做“探究功与物体速度变化的关系”的实验时，小车的质量为m，使用橡皮筋6根，每次增加一根，实验中W、v、v2的数据已填在表格中.W v(m·s－1)v2/(m2·s－2)00010.800.642 1.10 1.213 1.28 1.644 1.53 2.345 1.76 3.106 1.89 3.57(1)试在图8甲、乙中作出相应关系图象.图8(2)从图象可以得出的实验结论是___________________________________________________ _______________________________________________________________________________. 答案(1)见解析图(2)W∝v2解析(1)将表中的数据分别描在题图甲、乙所示的两个坐标系中，然后在图甲中用平滑曲线连接，在图乙中用倾斜直线连接，并且使尽可能多的点分布在曲线上或对称分布在直线两侧，如图甲和乙所示.(2)从乙图看出W∝v2.1.(借助恒力做功探究功与速度变化的关系)质量为1 kg的重物自由下落，通过打点计时器在纸带上记录运动过程，打点计时器所接电源为6 V、50 Hz的交流电源.如图9所示，纸带上O点为重物自由下落时纸带打点的起点，选取的计数点A、B、C、D、E、F、G依次间隔一个点(图中未画出)，各计数点与O点之间的距离依次为31.4、70.6、125.4、195.9、282.1、383.8、501.2，单位为mm.图9(1)求出B、C、D、E、F各点的速度，并填入下表：计数点 B C D E Fv/(m·s－1)(2)求出重物下落时从O点到图中各点过程中重力所做的功(g取9.8 m/s2)，并填入下表：计数点 B C D E FW/J(3)适当选择坐标轴，在图10中作出重物重力做的功与重物速度之间的关系图象.图中纵坐标表示_______________，横坐标表示____________，由图可得重力所做的功与___________成__________关系.图10答案(1)计数点 B C D E Fv/(m·s－1) 1.18 1.57 1.96 2.35 2.74(2)计数点 B C D E FW/J0.69 1.23 1.92 2.76 3.76(3)如图所示重力做的功W 重物速度的平方v 2重物速度的平方v 2正比解析 (1)各点速度可由公式v ＝ΔxΔt 求出，v B ＝ACΔt ＝(125.4－31.4)×10－34×0.02 m/s ≈1.18 m/s同理，v C ≈1.57 m/s，v D ≈1.96 m/s ，v E ≈2.35 m/s，v F ≈2.74 m/s(2)重力做的功由W ＝mg Δx 求出，W B ＝mg OB ＝1×9.8×70.6×10－3 J≈0.69 J同理，W C ≈1.23 J，W D ≈1.92 J，W E ≈2.76 J，W F ≈3.76 J.2.(借助橡皮筋做功探究功与速度变化的关系)为了探究对物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图11所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿长木板滑行，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).图11(1)为了消除摩擦力的影响应采取的措施是：__________________________________________ ______________________________________________________________________________. (2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并用来进行第1次、第2次、第3次……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都应保持一致，我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W .(3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图12所示是其中四次实验打出的部分纸带.图12(4)试根据(2)、(3)中的信息，填写下表.次数 1 2 3 4 橡皮筋对小车做功 W小车速度v /(m·s －1)v 2/(m 2·s －2)从表中数据可得出结论：_________________________________________________________. 答案 见解析解析 (1)将长木板有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车匀速下滑.(4)由匀速运动的速度公式v ＝x t，其中x 可从题图上读出，分别为2.00 cm,2.83 cm,3.46 cm,4.00 cm.t ＝T ＝1f＝0.02 s ，即可求出小车的速度.次数 1 2 3 4 橡皮筋对小车做功 W2W 3W 4W 小车速度v /(m·s －1)1.0 1.415 1.732.0 v 2/(m 2·s －2)1.02.03.04.0从表中数据可以得出：橡皮筋对小车做的功与小车速度的平方成正比.课时作业1.关于“探究恒力做功与速度变化的关系”的实验，下列说法中正确的是________. A.应调节定滑轮的高度使细绳与木板平行 B.应调节定滑轮的高度使细绳保持水平C.平衡摩擦力时，若纸带上打出的点越来越密，就应调大斜面倾角D.平衡摩擦力时，若纸带上打出的点越来越疏，就应调大斜面倾角答案AC解析实验中调整定滑轮高度，使细绳与木板平行，这样能使细绳对小车的拉力等于它受的合力，A对，B错；纸带上打出的点越来越密，表明小车做减速运动，摩擦力平衡不够，这时需要垫高木板一端，使斜面倾角增大，直到打出的点均匀为止，C对，D错.2.小明和小帆利用如图1所示的装置探究功与速度变化的关系，对于橡皮筋和小车连接的问题，如图2所示，小明和小帆各有一种接法，你认为正确的是________.(填“甲”或“乙”)图1图2答案甲3.某研究性学习小组觉得教材中实验测量过程较复杂，改进如下：如图3所示，将教材实验中的木板放在桌子的边缘，小车的前端放一小球，小车在橡皮筋作用下做加速运动，到桌子边缘后小车在挡板作用下停止运动，小球做平抛运动，测出橡皮筋条数为1、2、3、…、n 时的平抛距离x1、x2、x3、…、x n，则________.图3A.如果忽略一切摩擦，x∝n(n为橡皮筋条数)B.如果忽略一切摩擦，x2∝n(n为橡皮筋条数)C.该实验中小车受的摩擦力可以通过倾斜木板的方法平衡而不产生新的误差D.该实验中倾斜木板会产生误差答案BD解析由W∝v2，x∝v，W∝n，得x2∝n，B正确.该实验应用了平抛原理，如果木板倾斜，则变为斜抛，将产生误差，D正确.4.“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图4所示，当小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W；当用2条、3条、4条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次…实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W…每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带测出.图4(1)关于该实验，下列说法正确的是( )A.为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的一端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动B.实验仪器安装时，可以不平衡摩擦力C.每次实验小车必须从同一位置由静止释放D.实验中要先接通打点计时器的电源再释放小车(2)如图5给出了某次实验打出的纸带，从中截取了测量小车最大速度所用的一段纸带，测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB＝1.48 cm，BC＝1.60 cm，CD＝1.62 cm，DE＝1.62 cm；已知相邻两点打点时间间隔为0.02 s，则小车获得的最大速度v m＝________ m/s.图5答案(1)ACD (2)0.81解析(1)当小车拉着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时，沿长木板方向的重力的分力大小等于摩擦力，即在实验中可消除摩擦力的影响，A项正确；实验仪器安装时，必须平衡摩擦力，B项错误；每次实验小车必须从同一位置由静止释放，C项正确；使用打点计时器都必须先接通电源再释放小车，D项正确.(2)小车获得的最大速度v m＝xt＝1.62×10－20.02m/s＝0.81 m/s.5.某同学利用图6甲所示装置探究力对物体做的功与物体速度变化的关系，得到了下表的数据：(注：每条橡皮筋拉长的长度都一样)实验次数1234 5橡皮筋条数13457小车速度v/(m·s－1)0.71 1.23 1.42 1.58 1.71图6(1)由表可得出定性结论：__________________________________________________________.(2)设一条橡皮筋拉长到固定长度所做功为W 0，大致画出橡皮筋所做的功W 与小车速度v 的图象.(画在图乙中)(3)根据以上的W －v 图象对W 与v 的关系作出初步判断：_______________________________ _________________________________________. (4)根据数据完成下表的空白部分：答案 见解析解析 每条橡皮筋拉长的长度都一样，一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为W 0，由做功与拉长橡皮筋条数成正比得，第2、3、4、5次拉长橡皮筋做功应分别为3W 0、4W 0、5W 0、7W 0. (1)定性结论：橡皮筋做的功与小车获得的速度有关，并且做功越多，小车获得的速度越大. (2)W 与v 的图象如图所示.(3)W 与v 的图象很像抛物线，可能W ∝v 2. (4)如下表实验次数 12 3 4 5 橡皮筋做功W 03W 0 4W 0 5W 0 7W 0 v 2/(m 2·s －2) 0.501.512.022.502.92W 与v 的关系W ∝v 26.某实验小组采用如图7所示的装置探究功与速度变化的关系，图中小车中可放置砝码，实实验次数 12 3 4 5 橡皮筋做功W 0v 2/(m 2·s －2)W 与v 的关系验中，打点计时器的工作频率为50 Hz.图7(1)实验的部分步骤如下：①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；②将小车停在打点计时器附近，______________，________________，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列点，______________；③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作.(2)图8是钩码质量为0.03 kg、砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D、E计数点，可获得各计数点到O的距离x及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结果填在表中的相应位置.图8纸带的测量结果测量点x/cm v/(m·s－1)O 00.35A 1.500.40B 3.200.45CD 7.150.53E 9.410.60(3)本实验，若用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，应采取的两项措施是：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________.答案(1)②先接通电源再释放小车关闭打点计时器电源(2)5.18(5.16～5.20均可) 0.49(3)①平衡摩擦力 ②令钩码的重力远小于小车及砝码的总重力解析 (1)将小车停在打点计时器附近后，需先接通电源，再释放小车，让其拖动纸带，待打点计时器在纸带上打下一系列点后，关闭打点计时器电源.(2)在验证C 点时，由题图可知，C 点与刻度尺上的6.18 cm(6.16～6.20 cm 均可)对齐，所以C 点距O 点的距离是x OC ＝5.18 cm(5.16～5.20 cm 均可).从纸带上可知C 点的速度就是BD 段的平均速度，v C ＝7.15－3.200.08×10－2m/s ≈0.49 m/s.(3)平衡摩擦力后，线上的拉力就等于小车受到的合外力.当钩码的重力远小于小车及砝码的总重力时，线上的拉力就近似等于钩码的重力. 7.在“探究功与速度变化的关系”实验中图9(1)如图9是甲同学的实验装置图，下列做法能够实现橡皮筋对小车做功呈整数倍变化的是( )A.释放小车的位置等间距的变化B.橡皮筋两端固定，使橡皮筋的伸长量依次加倍C.橡皮筋两端固定，使橡皮筋的长度依次加倍D.增加相同橡皮筋的条数，使小车每次从同一位置释放(2)该同学在实验中按照正确的操作得到了若干条纸带，则纸带上打下的相邻点间的距离变化情况是( ) A.一直增大且增量不变 B.先减小后增大 C.先增大后减小 D.先增大后均匀不变(3)该实验可以有不同的设计，乙同学设计了如下实验方案：A.实验装置如图10所示，一端系在滑块上的细绳通过转轴光滑的轻质滑轮挂上钩码，用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫起.调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动.图10B.保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，让滑块沿长木板向下做匀加速直线运动.请回答下列问题：①滑块做匀速直线运动时，纸带上打出的点的分布是________的；②滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小________(填“大于”“等于”或“小于”)钩码的重力大小.答案(1)D (2)D (3)①等间距②等于解析(1)橡皮筋的拉力是一个变力，根据胡克定律及功的定义得：W＝F x＝12kx2，所以当释放小车的位置等间距的变化时，不能够实现橡皮筋对小车做功呈整数倍变化，故A错误；当橡皮筋伸长量按倍数增加或长度依次加倍时，功并不简单地按倍数增加，故B、C错误；增加相同橡皮筋的条数，使小车每次从同一位置释放，这样保证了x不变，F呈整数倍增加，橡皮筋做功呈整数倍增加，可以把一根橡皮筋做功记为W，把两根橡皮筋做功记为2W，把三根橡皮筋做功记为3W……，从而回避了直接求功的困难，故D正确.(2)橡皮筋伸长阶段，小车在橡皮筋的拉力作用下加速运动，当橡皮筋恢复原长后，小车由于惯性继续前进，做匀速运动，根据运动学规律知点间距先增大后均匀不变，故D正确. (3)①根据匀速直线运动规律x＝vt知，滑块做匀速直线运动时，打点计时器在纸带上打出的点的分布是等间距的.②滑块做匀速直线运动时，由平衡条件得：除细绳对滑块拉力F T之外，滑块所受其他力的合力F其他与拉力等大反向，而拉力与钩码的重力等大反向.当保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，让滑块沿长木板向下做匀加速直线运动时，滑块所受的合外力为F其他，故滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小等于钩码的重力大小.。
高中物理 第七章 机械能守恒定律 第六节 实验：探究功与速变化的关系课件 高中物理课件
12/12/2功与速度变化的关系 1．实验步骤 (1)如图所示，把纸带的一端固定在小车后面，另一端穿过打点计时器， 改变木板的倾角，让小车重力沿斜面的分力平衡小车及纸带受到的阻力，使 小车能做匀速直线运动。
第六节 实验：探究功与速 度 变化的关系 (sùdù)
12/12/2021
第一页，共八十七页。
1．通过实验探究功与速度变化的关系。 2．体会探究过程和所用的实验方法。 3．通过实验掌握平衡摩擦力的方法。 4．学会运用图象处理实验数据。
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第二页，共八十七页。
01课前自主 学习 (zìzhǔ)
第二十九页，共八十七页。
(1)做“探究功与速度变化的关系”实验时需要平衡摩擦力 吗？为什么？
提示：需要。因为只有平衡掉摩擦力才能保证橡皮筋做的功等于合力对 小车做的功。
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提示
(2)为了保障每根橡皮筋对小车做的功相同，需要注意什么？ 提示：尽量选用相同的橡皮筋，并且保证每次橡皮筋的伸长量相同。
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答案
实验操作要点 (1)保证每次橡皮筋的伸长量相同，通过增加橡皮筋条数来改变外力所做 的功，不需要计算功的具体数值；利用纸带上均匀分布的点测算小车获得的 速度。 (2)实验中，为了只让橡皮筋做功，需要利用小车重力沿斜面的分力平衡 掉摩擦力，所以，应该将木板一端适当垫高，直到轻推拖着纸带的小车，小 车可以做匀速运动。
(2)测小车速度时，应选纸带上点迹分布均匀的部分，测小车做匀速直线
运动时的速度。
(3)所选橡皮筋的劲度系数应小一些，小车质量应大一些，以使纸带上打
课件16：7.6实验：探究功与速度变化的关系
W与 v 的图象
实验结论：
通过图像可以看出： 合力对质点做的功W与质点速度的平方v2成正比，即 W∝v2. 合力对质点做功，改变质点的动能。 可以预测，质点动能的表达式摩擦力因而没有消除摩擦力对小车做功的影响； 2. 不会选取纸带上间距大且均匀的点计算小车速度； 3. 不清楚实验原理及数据处理技巧，认为必须测出橡皮 筋具体做功的值才能验证； 4.没有保证所选橡皮筋完全一样且每次拉伸长度一样； 5.不会根据所作W-v图形转化为W-v2图线，进而得出结 论.
v2
A1 A3 0.04
②可以用光电门来测量小车运动的速度
v d 0.02 tt
问题2：如何测量对小车做功的作用力？
F阻
F
FN
F阻
F1
F
平衡摩擦
F2 G 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。
重物质量远小于小车质量 在小车上适当添加砝码，使得重物质量远小于小 车质量，那么可以认为细线牵引力等于重物重力.
注意：要想使合力做功等于橡皮筋拉力所做的功， 同样需要平衡摩擦力，方法也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。
采集数据 生成结论（以所测下列数据为例） 问题：计算小车速度，应选择纸带上打出的哪一段？
应该测量橡皮筋对小车做功结束后小车的速度。弹 力做功结束，小车做匀速直线运动.应测量点迹间隔 均匀的距离，计算小车速度.
THANKS
谢谢聆听
打点计时器必须用交流电；实验必须平衡摩擦力；每次 实验小车必须从同一位置由静止弹出.
（2）如下图示，给出了某次实验打出的纸带，从中 截取了测量小车最大速度所用的一段纸带，测得A、 B、C、D、E相邻两点间的距离分别为AB＝1.48 cm， BC＝1.60 cm，CD＝1.62 cm，DE＝1.62 cm；已知相 邻两点打点时间间隔为0.02 s，则小车获得的最大速 度vm＝_0_._8_1_m/s. （结果保留两位有效数字）
高中物理第七章机械能守恒定律第6节实验：探究功与速度变化的关系课件新人教版
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 A1、A3 间的距离 x，
小车速度的表达式为
v＝，2其xT中 T 是打点计时器的振动
周期。即选择相邻距离基本相同的若干点来计算小车匀速时
的速度。
图7－6－2
(2)计算 W、2W、3W…时对应的 v、v2、v3、 v … 等数值，填入下面表格
三、实验器材
木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计
时器、低压交流电源、纸带、刻度尺等。
四、实验步骤
图7－6－1
(1)按如图7－6－1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
起，纸带穿过打点计时器，不挂橡皮筋，闭合电源，轻推小
车，使打点计时器在纸带上打出的点间隔均匀。
(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功 为W，并将得到的数据记入表格中。
[答案] D
[例2] 如图7－6－3所示为某学习小组做“探究功与速 度变化的关系”的实验装置，图中小车是在一条橡皮筋的作 用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为 W。当用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，使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由打点计时器所打的纸带 测出。
图7－6－3
(1)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7－6－4所示的纸带回答)；
图7－6－4
(2)下面是本实验的数据记录表。
10个
物理量
小车获 小车获得
高中物理 第七章 机械能守恒定律 6 实验探究功与速变化的关系课件 高中物理课件
=0.600 J,
根据表中数据由功公式(gōngshì)W=FL,可求出两光电门间距离
为:L= W =0.5 m,所以有:W3=F3L=1.22×0.5 J=
F
0.610 J。
第二十五页，共三十八页。
答案:(1)①小车经过(jīngguò)两光电门的时间相等
②两光电门间的距离 (2)0.600 0.610
第四页，共三十八页。
【实验器材】 小车(前面带小钩)、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(dǎoxiàn)(若使用电火花计时 器则不用学生电源)、若干条等长的橡皮筋、毫米刻度尺。
第五页，共三十八页。
【实验(shíyàn)过程】 一、实验步骤
1.按原理图将仪器安装好。
6.实验:探究(tànjiū)功与速度变化的关系
第一页，共三十八页。
【实验目的】
1.通过实验探究外力做功与物体速度变化的关系。
2.通过实验数据分析,总结出外力做功与物体速度平方(píngfāng) 的正比关系。
第二页，共三十八页。
【实验原理】 1.改变功的大小:如图所示的实验装置,用1条、2条、3条…规 格(guīgé)相同的橡皮筋将小车拉到同一位置由静止释放,橡皮筋拉 力对小车所做的功依次为W、2W、3W…
力与摩擦阻力平衡。
2.选点测速:测小车的速度时,纸带上的点应选均匀部分的,也就 是(jiùshì)选小车做匀速运动时的部分。
第十五页，共三十八页。
3.橡皮筋的选择:橡皮筋应选规格一样的。橡皮筋弹力对 小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可,不必计算出
具体数值。
4.先后顺序:开始实验时,小车应靠近打点计时器,并且要先接通
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六、注意事项 1．平衡摩擦力的方法：将木板一端 垫高， 轻推小车， 由打点计时器打在纸带 上的点的均匀程度判断小车是否做匀速 运动，找到木板的一个合适的倾角。
2．测小车速度时，纸带上的点应选 均匀部分的， 也就是选小车做匀速运动状 态的。 3．橡皮筋应选规格一样的，力对小 车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即 可，不必计算出具体数值。
以下关于该实验的说法中不正确的是(
)
A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别 为 W、2W、3W、……所采用的方法是选用同样 的橡皮筋， 并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度 保持一致。当用 1 条橡皮筋进行实验时，橡皮筋 对小车做的功为 W，用 2 条、3 条……橡皮筋并 在一起进行第 2 次、第 3 次……实验时，橡皮筋 对小车做的功分别是 2W、3W、……
(1)在正确操作情况下，打在纸带上 的点，并不都是均匀的，如图所示，为了 测 量小车 获得的 速度， 应选用纸 带的 ________________部分进行测量。
(2)下面是本实验的数据记录表。
次 数 1 2
橡 皮 筋 10 个 间隔 10 个间隔 小车获得的 做的功 距离 x(m) W 2W 0.288 0 0.417 6 时间 T(s) 速度 vn(m/s) 0.2 0.2 1.44 2.09
一、实验目的 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．体会探究过程和所用的方法。
二、实验原理 让橡皮筋拉动小车做功使小车的速 度增加，使拉小车的橡皮筋的条数由 1 条变为 2 条、3 条、……则橡皮筋对小车 做的功为 W、2W、3W、……通过对打点 计时器所打纸带的测量， 计算出每次实验 后小车的速度， 最后分析每次做的功与获 得的速度的关系， 总结出功与获得的速度 的关系。
三、实验器材 木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计 时器、低压交流电源、纸带、刻度尺等。
四、实验步骤 1．按如图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起， 纸带穿过打点计 时器，接到小车上，不挂橡皮筋，闭合电 源， 轻推小车， 打点计时器在纸带上打出 间隔均匀的点。 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功为 W，并将得到的数据记入表格。
2．计算 W、2W、3W、……时对应的 v、 v2、v3、 v……数值，填入下面表格。
Wv n v v2 v3 v W 2W 3W 4W 5W
3．逐一与 W 的一组数值对照，判断 W 与 v 的可能关系，或分别试探画出 W 与 v、W 与 v2、W 与 v3、W 与 v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。
由实验原理可知改变橡皮筋做功
多少的办法是靠改变橡皮筋条数来实现的， A正 确；为使橡皮筋的拉力等于小车所受的合力，通 过使木板倾斜的方法平衡摩擦阻力，B 正确；若 没有平衡或平衡摩擦力不足， 就会出现橡皮筋拉 力为零后，小车减速运动，打出的点逐渐变密， C 正确；计算速度，应以最后一段点间距(即小 车达到匀速运动的区域)进行计算，D 错误。
4．每次释放小车时，都要让它从同 一位置由静止开始运动。 5．小车质量应大一些，使纸带上打 的点多一些。
七、误差分析
①橡皮筋长短、 粗细不一 偶然 误差 ②纸带上“点”间距离 ①选用规格相同的橡皮筋 测量不准 ③描点不准确 系统 误差 忘记平衡摩擦力或没有 完全平衡摩擦力 实验前精确地平衡摩擦力 ②测量、描点尽量准确
4．换用 2 条、3 条、4 条、……同样 的橡皮筋做实验， 并将橡皮筋拉伸的长度 都和第一次相同， 即让小车从同一位置由 静止释放，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。 5．分析数据，尝试作 Wv，Wv2 等 图象，探究 W、v 的关系。
[典型例题] 例 1.探究力对原来静止的物体做的 功与物体获得的速度的关系， 实验装置如 图所示，实验主要过程如下：
(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别 为 W、2W、3W、…… (2)分析打点计时器打出的纸带，求 出小车的速度 v1、v2、v3、…… (3)作出 Wv 草图。 (4)分析 Wv 图象。如果 Wv 图象是 一条直线，表明 W∝v；如果不是直线， 可考虑是否存在 W∝v2、W∝v3、W∝ v 等关系。
五、数据处理 1．速度数值的获得：实验获得的是 如图所示的纸带
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 A1 与 A3 间的距离 x， 小车速度的表达式 x 为 v＝ ，其中 T 是打点计时器的打点 2T 周期。 即选择相邻距离基本相同的若干点 来计算小车匀速时的速度。
Hale Waihona Puke 小车获得速 度的平方2 2 v 2 n(m /s )
2.07 4.36
3 4 5
3W 4W 5W
0.489 6 0.590 4 0.648 0
0.2 0.2 0.2
2.45 2.95 3.24
5.99 8.71 10.50
请运用表中测定的数据在如图所示的坐标系中 作 出 相 应 的 图 象 ， 得 出 的 结 论 是 _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________。
[答案] D
[典型例题] 例 2. 如图所示为某学习小组做“探究功与速度 变化的关系”的实验装置， 图中小车是在一条橡皮筋 的作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做 的功记为 W。当用 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，使每 次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。 每次实验中 小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。
B．小车运动中会受到阻力，补偿的 方法是使木板适当倾斜 C．某同学在一次实验中，得到一条 记录纸带。纸带上打出的点，两端密、中 间疏。 出现这种情况的原因， 可能是没有 使木板倾斜或倾角太小 D．根据记录纸带上打出的点，求小 车获得的速度的方法， 是以纸带上第一点 到最后一点的距离来进行计算
[ 解析 ]