创新设计浙江高考物理总复习机械能守恒定律实验七探究做功与物体速度变化关系.pptx

实验七探究做功与物体速度变化的关系实验七探究做功与物体速度变化的关系(学考学考)考考纲纲解解读读(1)通通过过实实验验探探究究力力对对物物体体做做的的功功与与物物体体速速度度变变化化的的关系。关系。(2)体会探究的过程和所用的方法。体会探究的过程和所用的方法。实验原理实验原理为为了了探探究究功功与与速速度度变变化化的的关关系系，需需要要测测量量功功和和初初、末末两两个个状状态态的的速速度度。在在方方案案一一中中，功功的的大大小小等等于于小小车车所所受受的的合合力力与与小小车车位位移移的的乘乘积积，当当悬悬挂挂重重物物的的质质量量远远小小于于小小车车质质量量及及小小车车所所受受的的阻阻力力已已被被平平衡衡时时，功功的的大大小小约约等等于于重重物物重重力力与与小小车车位位移移的的乘乘积积。在在方方案案二二中中，不不需需要要测测量量功功的的具具体体数数值值，分分别别用用1根根、2根根、3根根相相同同的的橡橡皮皮筋筋时时，橡橡皮皮筋筋对对小小车车做做功功的的大大小小分分别别是是W、2W、3W。这这两两种种方方案案中中，小小车车获获得得的的速速度度都都可可利利用用打打点点计计时时器器测测量量，然然后后通通过图象法找出功与速度变化的关系。过图象法找出功与速度变化的关系。实验器材实验器材方方案案一一：重重物物(小小盘盘中中放放砝砝码码或或砂砂桶桶中中盛盛砂砂)、打打点点计计时时器器、小小车车、纸纸带带、复复写写纸纸、电电源源、导导线线、刻刻度度尺尺、一一端端带带有有滑滑轮轮的的长木板、带小钩的细线等。长木板、带小钩的细线等。方方案案二二：橡橡皮皮筋筋若若干干根根(材材质质、长长短短、粗粗细细均均相相同同)、打打点点计计时时器器、小小车车、纸纸带带、复复写写纸纸、电电源源、导导线线、刻刻度度尺尺、木木板板、铁铁钉等。钉等。实验步骤实验步骤方案一方案一：(1)用天平测出重物的质量用天平测出重物的质量m(mM车车)，将数据记录在表中。，将数据记录在表中。(2)将将打打点点计计时时器器固固定定在在长长木木板板上上没没有有滑滑轮轮的的一一端端，纸纸带带的的一一端端夹夹在在小小车车后后端端，另另一一端端穿穿过过打打点点计计时时器器。将将长长木木板板安安装装有有打打点点计计时时器器的的一一端端适适当当垫垫高高，调调整整高高度度，直直至至轻轻推推小小车车后后，恰能使小车在木板上做匀速运动为止。恰能使小车在木板上做匀速运动为止。(3)在在小小车车前前系系好好细细线线并并通通过过滑滑轮轮挂挂上上重重物物。将将小小车车置置于于靠靠近近打点计时器处。接通打点计时器电源，释放小车。打点计时器处。接通打点计时器电源，释放小车。(4)改变重物质量，重做上述实验。改变重物质量，重做上述实验。(5)如如图图所所示示，将将纸纸带带上上的的第第一一个个点点记记为为计计数数点点O，再再在在纸纸带带的的后后端端选选择择连连续续的的5个个打打印印点点分分别别记记为为计计数数点点1、2、3、4、5。分分别别测测出出计计数数点点1、2、3、4、5至至计计数数点点O的的距距离离(即即小小车车的的位位移移l)，并并利利用用打打上上点点的的纸纸带带，测测出出打打各各计计数数点点时时小小车车的的速速度度v，将将实实验数据记录在表中。验数据记录在表中。(6)将计算得到的功将计算得到的功W记录在表格中。记录在表格中。(7)根根据据记记录录的的W、v数数据据，在在坐坐标标纸纸上上作作出出合合适适的的图图象象。两两次次实实验可以在同一坐标系中作出两条图线。验可以在同一坐标系中作出两条图线。(8)整理实验器材。整理实验器材。方案二：方案二：(1)将将打打点点计计时时器器固固定定在在长长木木板板的的一一端端，纸纸带带的的一一端端夹夹在在小小车车后后端端，另另一一端端穿穿过过打打点点计计时时器器。将将长长木木板板安安装装有有打打点点计计时时器器的的一一端端适适当当垫垫高高，调调整整高高度度，直直至至轻轻推推小小车车后后，恰恰能能使使小小车车在在长长木木板上匀速运动为止。板上匀速运动为止。(2)将将橡橡皮皮筋筋的的一一端端固固定定在在长长木木板板前前端端的的铁铁钉钉上上，另另一一端端固固定定在在小小车车前前端端的的钩钩子子上上。将将小小车车置置于于靠靠近近打打点点计计时时器器处处，记记下下小小车车的位置。接通打点计时器的电源，释放小车。的位置。接通打点计时器的电源，释放小车。(3)用用2根根、3根根、4根根、5根根相相同同的的橡橡皮皮筋筋分分别别代代替替1根根橡橡皮皮筋筋重重做做实实验验，保保证证每每次次释释放放小小车车的的位位置置相相同同，即即橡橡皮皮筋筋被被拉拉长长的的长长度相同。度相同。(4)在在上上述述实实验验中中打打出出的的5条条纸纸带带上上分分别别找找出出小小车车近近似似做做匀匀速速运运动动的的点点，并并分分别别求求出出匀匀速速运运动动时时的的速速度度v，将将实实验验数数据据记记录录在在表中。表中。(5)根据记录的根据记录的W、v数据，在坐标纸上作出合适的图象。数据，在坐标纸上作出合适的图象。(6)整理实验器材。整理实验器材。1.平平衡衡摩摩擦擦力力：实实验验中中的的小小车车不不可可避避免免地地要要受受到到摩摩擦擦力力的的作作用用，摩摩擦擦力力对对小小车车做做负负功功，我我们们研研究究的的是是小小车车合合外外力力的的功功与与物物体体速速度度的的关关系系，应应设设法法排排除除摩摩擦擦力力的的影影响响，可可采采用用将将木木板板一一端端垫垫高高的的方方法法来来实实现现。将将木木板板一一端端垫垫高高，使使重重力力沿沿斜斜面面方方向向的的分分力力与与摩摩擦擦力力平平衡衡，就就能能消消除除摩摩擦擦力力的的影影响响。判判断断已已平平衡衡掉掉摩摩擦擦力力的的方方法法是是轻轻推推一一下下小小车车，观观察察到到小小车车不不受受其其他他力力时时能能在在木木板板上上匀匀速运动，即表明摩擦力已平衡。速运动，即表明摩擦力已平衡。考点一实验原理和操作考点一实验原理和操作2.在在方方案案二二中中，我我们们用用2根根、3根根相相同同的的橡橡皮皮筋筋进进行行第第2次次、第第3次次实实验验时时，每每次次实实验验时时使使小小车车从从同同一一地地点点静静止止释释放放，使使橡橡皮筋伸长的长度都应保持一致。皮筋伸长的长度都应保持一致。3.在在方方案案二二中中，打打点点计计时时器器打打出出的的纸纸带带上上相相邻邻各各点点的的间间距距并并不不均均匀匀，应应选选间间距距均均匀匀的的那那一一段段纸纸带带来来计计算算小小车车的的速速度度，因因为为这这一段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形。一段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形。1.在在用用如如图图所所示示的的装装置置做做“探探究究功功与与速速度度变变化化的的关关系系”的的实实验验时，下列说法正确的是时，下列说法正确的是_。A.为为了了平平衡衡摩摩擦擦力力，实实验验中中可可以以将将长长木木板板的的左左端端适适当当垫垫高高，使使小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.为为简简便便起起见见，每每次次实实验验中中橡橡皮皮筋筋的的规规格格要要相相同同，拉拉伸伸的的长长度度要要一样一样C.可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值D.可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值E.实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源F.通通过过打打点点计计时时器器打打下下的的纸纸带带来来测测定定小小车车加加速速过过程程中中获获得得的的最最大大速度速度G.通通过过打打点点计计时时器器打打下下的的纸纸带带来来测测定定小小车车加加速速过过程程中中获获得得的的平平均均速度速度解解析析左左端端垫垫高高利利用用小小车车的的重重力力沿沿斜斜面面向向下下的的分分力力与与摩摩擦擦力力平平衡衡来满足橡皮筋做功是合力功。来满足橡皮筋做功是合力功。实实验验中中要要求求橡橡皮皮筋筋规规格格相相同同，拉拉伸伸长长度度相相同同即即每每个个橡橡皮皮筋筋做做功功相相等等，所所以以只只要要通通过过改改变变条条数数就就可可以以改改变变做做功功的的数数值值，利利用用打打点点计计时时器器时时应应该该先先接接通通电电源源再再释释放放纸纸带带。当当橡橡皮皮筋筋松松弛弛时时，即即加加速速结结束时，小车做匀速运动，此时速度即为小车获得的最大速度。束时，小车做匀速运动，此时速度即为小车获得的最大速度。答案答案ABCF2.某某同同学学把把附附有有滑滑轮轮的的长长木木板板平平放放在在实实验验桌桌上上，将将细细绳绳一一端端拴拴在在小小车车上上，另另一一端端绕绕过过定定滑滑轮轮，挂挂上上适适当当的的钩钩码码，使使小小车车在在钩钩码码的的牵牵引引下下运运动动，以以此此定定量量探探究究绳绳拉拉力力做做功功与与小小车车动动能能变变化化的的关关系系。此此外外还还准准备备了了打打点点计计时时器器及及配配套套的的电电源源、导导线线、复复写写纸纸、纸带、小木块等。组装的实验装置如图所示。纸带、小木块等。组装的实验装置如图所示。若要完成该实验，必需的实验器材还有若要完成该实验，必需的实验器材还有_。实实验验开开始始时时，他他先先调调节节木木板板上上定定滑滑轮轮的的高高度度，使使牵牵引引小小车车的的细细绳绳与与木木板板平平行行。他他这这样样做做的的目目的的是是下下列列的的哪哪个个_(填填字字母母代代号号)。A.避免小车在运动过程中发生抖动避免小车在运动过程中发生抖动B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力平平衡衡摩摩擦擦力力后后，当当他他用用多多个个钩钩码码牵牵引引小小车车时时，发发现现小小车车运运动动过过快快，致致使使打打出出的的纸纸带带上上点点数数较较少少，难难以以选选到到合合适适的的点点计计算算小小车车速速度度。在在保保证证所所挂挂钩钩码码数数目目不不变变的的条条件件下下，请请你你利利用用本本实实验验的的器器材材提出一个解决方法：提出一个解决方法：_。他他将将钩钩码码重重力力做做的的功功当当作作细细绳绳拉拉力力做做的的功功，经经多多次次实实验验发发现现拉拉力力做做功功总总是是要要比比小小车车动动能能增增量量大大一一些些。这这一一情情况况可可能能是是下下列列哪些原因造成的哪些原因造成的_(填字母代号填字母代号)。A.在接通电源的同时释放了小车在接通电源的同时释放了小车B.小车释放时离打点计时器太近小车释放时离打点计时器太近C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D.钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力答答案案刻刻度度尺尺、天天平平(包包括括砝砝码码)D可可在在小小车车上上加加适适量量的的砝码砝码(或钩码或钩码)CD方案一：方案一：(1)如如图图所所示示，将将纸纸带带上上的的第第一一个个点点记记为为计计数数点点O，再再在在纸纸带带的的后后端端选选择择连连续续的的5个个打打印印点点分分别别记记为为计计数数点点1、2、3、4、5。分分别别测测出出计计数数点点1、2、3、4、5至至计计数数点点O的的距距离离(即即小小车车的的位位移移l)，并并利利用用打上点的纸带，测出打各计数点时小车的速度打上点的纸带，测出打各计数点时小车的速度v。考点二实验数据处理考点二实验数据处理(2)功功W的大小约等于重物重力与小车位移的乘积。的大小约等于重物重力与小车位移的乘积。(3)根根据据W、v数数据据，在在坐坐标标纸纸上上作作出出合合适适的的图图象象。两两次次实实验验可可以在同一坐标系中作出两条图线。以在同一坐标系中作出两条图线。方案二：方案二：(1)实实验验数数据据处处理理时时，不不直直接接计计算算W和和v的的数数值值，而而只只是是看看第第2次次、第第3次次实实验验中中的的W和和v是是第第1次次的的多多少少倍倍，简简化化数数据据的的测测量量和和处理。处理。(2)以以橡橡皮皮筋筋对对小小车车做做的的功功W为为纵纵坐坐标标，小小车车获获得得的的速速度度为为横横坐坐标标，以以第第一一次次实实验验时时做做的的功功W为为单单位位，作作出出图图象象。用用Wv2图图象处理实验数据，比象处理实验数据，比Wv图象更加直观、明了。图象更加直观、明了。(1)平衡摩擦力不彻底或平衡过度也会造成误差。平衡摩擦力不彻底或平衡过度也会造成误差。(2)橡橡皮皮筋筋的的长长度度、粗粗细细不不一一，使使橡橡皮皮筋筋的的拉拉力力做做的的功功与与橡橡皮皮筋筋的条数不成正比。的条数不成正比。(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。利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。1.“探探究究功功与与速速度度变变化化的的关关系系”的的实实验验装装置置如如图图甲甲所所示示，当当小小车车在在一一条条橡橡皮皮筋筋作作用用下下弹弹出出时时，橡橡皮皮筋筋对对小小车车做做的的功功记记为为W；当当用用2条条、3条条、4条条完完全全相相同同的的橡橡皮皮筋筋并并在在一一起起进进行行第第2次次、第第3次次、第第4次次实实验验时时，橡橡皮皮筋筋对对小小车车做做的的功功记记为为2W、3W、4W每每次次实实验验中中小小车车获获得得的的最最大大速速度度可可由由打打点点计计时时器器所所打出的纸带测出。打出的纸带测出。甲甲(2)如如图图乙乙所所示示，给给出出了了某某次次实实验验打打出出的的纸纸带带，从从中中截截取取了了测测量量小小车车最最大大速速度度所所用用的的一一段段纸纸带带，测测得得A、B、C、D、E相相邻邻两两点点间间的的距距离离分分别别为为AB1.48 cm，BC1.60 cm，CD1.62 cm，DE1.62 cm；已已知知相相邻邻两两点点打打点点时时间间间间隔隔为为0.02 s，则则小小车车获获得得的的最最大速度大速度vm_m/s。(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)乙乙答案答案(1)CD(2)0.812.如如图图所所示示是是某某研研究究性性学学习习小小组组的的同同学学做做探探究究“橡橡皮皮筋筋做做功功和和物物体体速速度度变变化化的的关关系系”的的实实验验，图图中中是是小小车车在在一一条条橡橡皮皮筋筋作作用用下下弹弹出出，沿沿木木板板滑滑行行的的情情形形。这这时时，橡橡皮皮筋筋对对小小车车做做功功记记为为W。当当用用2条条、3条条、n条条完完全全相相同同的的橡橡皮皮筋筋并并在在一一起起进进行行第第2次次、第第3次次、第第n次次实实验验时时，每每次次橡橡皮皮筋筋都都被被拉拉伸伸到到同同一一位位置置释释放放。小小车车每每次次实实验验中中获获得得的的速速度度可可以以由由打打点点计计时时器器所所打打的的纸纸带带测出，图甲为某次实验中打出的纸带。测出，图甲为某次实验中打出的纸带。(1)除除了了图图中中已已给给出出的的实实验验器器材材和和电电源源外外，还还需需要要的的器器材材有有_。(2)实实验验时时为为了了使使小小车车只只在在橡橡皮皮筋筋作作用用下下运运动动，应应采采取取的的措措施施是是_。(3)每每次次实实验验得得到到的的纸纸带带上上的的点点分分布布并并不不都都是是均均匀匀的的，为为了了测测量量小小车车最最终终获获得得的的末末速速度度，应应选选用用纸纸带带的的_部部分分进进行行测量。测量。(4)下面是本实验的数据记录及数据处理表。下面是本实验的数据记录及数据处理表。橡皮筋做的功Wn(J)10个间隔均匀的点的距离s(m)10个间隔均匀的点的时间T(s)小车获得的末速度vn(m/s)小车获得的末速度的平方v(m2/s2)1W1W0.2000.21.001.002W12W0.2820.21.411.993W33W0.3000.21.502.254W44W0.4000.22.004.005W55W0.4580.22.245.02物物 理理 量量数数 据据实验实验次数次数从从理理论论上上讲讲，橡橡皮皮筋筋做做的的功功Wn与与物物体体获获得得的的速速度度vn之之间间的的关关系系是是Wn_，请请你你运运用用表表中中的的数数据据在在如如图图乙乙所所示示的的坐坐标标系系中中作作出相应的图象，以验证理论的正确性。出相应的图象，以验证理论的正确性。