2019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教案 新人教版必修2.doc

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1、16 6 实验实验: :探究功与速度变化的关系探究功与速度变化的关系学习目标 1 1.明确实验原理,通过实验探究W与v的关系; 2 2.通过实验掌握平衡摩擦力的方法; 3 3.学习利用物理图象探究功与物体速度变化的关系. 自主探究 1 1.对物体做功需要具备什么条件?2 2.根据初中所学请回忆,物体由于运动而具有的能叫什么能?它与哪些因素有关?3 3.在前几节通过对做功的探究,得到了重力势能和弹性势能的表达式,能否利用同样的 思路和方法得到动能的表达式?合作探究 一、研究分析,提出预案 要通过实验探究“外力做功和速度变化的关系”,你能提出什么预案? (可参考实验“用打点计时器测速度”、“用打点

2、计时器研究自由落体运动”等实验方案)二、合作探究,分组实验(本课实验借鉴教材第 70 页参考案例二) 1 1.实验仪器:2 2.思考与讨论: (1)探究中,我们能否测出橡皮筋做功的具体数值?若不能,可采取什么措施?(2)为了达到各次实验中橡皮筋做的功成倍增加,即实现倍增,对每次实验中橡皮筋的伸 长量有什么要求?你想出了什么办法?(3)小车在木板上运动时会受到阻力,可以采用什么方法进行补偿?(4)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?2(5)小车获得的速度怎样计算?(6)实验完毕后,用什么方法分析橡皮筋对小车做的功与小车速度的关系?3 3.拟定步骤,进行实验 A.

3、先将轨道置于水平桌面上,将打点计时器固定在轨道上,让纸带的一端夹在小车后端, 另一端穿过打点计时器.将轨道安装有打点计时器的一端适当调高,直至轻推小车后使小车 恰能在板上做匀速直线运动为止. B.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,接通计时器电 源,释放小车. C.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. D.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. E.以功为纵轴(第一次橡皮筋做的功为纵轴的单

4、位长度),以速度为横轴,建立坐标系,用 描点法作出W v图象,看是否是直线.若不是,再作W v2、W v3图象,最终确定功与速度 的函数关系. 三、处理数据,得出规律 1 1.自主设计记录实验数据的表格:W/ Jx/ mv/(m s-1)v2/(m2 s-2)123456探究实验的数据分析:为了清晰地显示出功与速度变化的关系,数据分析时可以采用图 象分析法.如果作出 是一条直线,表明橡皮筋做的功与小 车获得的速度的关系是正比例关系,即Wv如果不是直线,就可能是Wv2、Wv3,甚至 W.因此记录实验数据时可以设计一个如(1)中的表格. 2 2.根据数据描点画图,找出功与速度关系33 3.结论:

5、课堂检测 1 1.关于探究功与速度变化的关系实验中,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 2 2.在做 “探究功与速度变化关系”的实验时,下列说法正确的是( ) A.通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值 B.通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值 C.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度 D.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度 3 3.在本节实验中,小车会受到阻力,但可使木板倾斜

6、作为补偿.则下列操作正确的是( ) 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 4 4.在“探究力对物体做功与速度变化的关系”的实验中每次橡皮筋的拉伸长度都保持 不变,这样每次( ) A.做的功一样 B.每条橡皮筋产生的弹性势能相同 C.产生的动能相同 D.产生的重力势能相同 5 5.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,具体做 法是( ) A.用同样的力对小车做功,让小车通过的距

7、离依次为x、2x、3x,力对小车做的功 就是W、2W、3W B.让小车通过相同的距离,第 1 次力为F、第 2 次力为 2F、第 3 次力为 3F,力对小 车做的功就是W、2W、3W C.选用同样的橡皮筋,在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致,当用 1 条、2 条、3 条同样的橡皮筋进行第 1 次、第 2 次、第 3 次实验时,橡皮筋对小车做的功就是 W、2W、3W D.利用弹簧测力计测量对小车的拉力F,利用刻度尺测量小车在力F作用下移动的距离 x,便可以求出每次实验中力对小车做的功,可控制为W、2W、3W 6 6.在“探究功与速度变化的关系”的实验中,得到的纸带如图所示,小车的运动情况可 描

8、述为A、B之间为 运动,C、D之间为 运动,应选 来计算小车的 速度v. 7 7.在做“探究功与速度变化的关系”的实验时,小车的质量为m,使用橡皮筋 6 根,每次 增加 1 根,实验中W、v、v2的数据已填在表格中.W/v/(mv2/(m24条)00010.800.6421.101.2131.281.6441.532.3451.763.1061.893.57(1)试在图甲、乙中作出图象. (2)从图象可以得出的实验结论是 . 参考答案 自主探究 1 1.有力并且在力的方向上有位移 2 2.动能 物体的质量和速度 3 3.略 合作探究 一、研究分析,提出预案 预案:用铁架台和打点计时器研究自由落

9、体运动来探究恒力做的功和速度变化的关系; 利用橡皮筋弹射法研究变力做的功与速度变化的关系. 二、合作探究,分组实验 1 1.橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等. 2 2.(1)不能,采用倍增法来研究. (2)用相同的 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. (3)可以将轨道安装有打点计时器的一端适当调高,直至轻推小车后使小车恰能在板上 做匀速直线运动为止. (4)纸带上的点应选点距均匀部分来研究,此时小车匀速运动,橡皮筋已经不再做功. (5)利用纸带中分布均匀的点来求速度. (6)用描点法作出W v图象,看是否是直线.若不是,再作W v2、W v3图象,最终确 定功与速度的函数关系. 三、处理数据,得出规律 1 1.功与小车获得的速度 2 2.略 3 3.功和物体的速度的二次方成正比 课堂检测51 1.D 2 2.AC 3 3.D 4 4.B 5 5.C 6 6.加速 匀速直线 CD段 7 7.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,然后在题图甲中用 平滑曲线连接;在题图乙中用斜直线连接,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(1)中乙图看出Wv2 答案:(1)见解析图 (2)Wv2