5.6探究功与物体速度的关系.doc

§6 探究功与物体速度的关系 【问题提出】 我们知道功是能量转化的量度，物体的能量有多种形式，我们首先考虑物体的机械能，机械能包括___________和 __________。 影响物体的动能的因素有 __________ 和 ____________。在物体的质量一定时物体的速度越大，物体的动能就越大，那么探究力做功与物体动能的关系之前我们必须首先明白功与物体速度的关系。 【猜想与假设】 力对物体做与速度有什么样的关系呢？你的猜想是 _______________________ _______________________________________________________________________。 【实验探究】 1．实验设计： 实验目的：探究力对物体所做的功与物体速度的关系。 实验原理：我们需要测量出力对物体做功W和物体相应的速度v，然后通过数据处理与分析来寻找其间关系，从而验证我们的猜想与假设，并对猜想与假设进行修正。为了方便，我们可以测量物体做功W、2W、3W、……、nW，并相应地测量出物体对应的速度v1、v2、v3、……、vn，然后再进行数据处理。 实验器材：长木板、相同橡皮条若干、打点计时器、纸带、小木块、刻度尺、电源、钉子等。 实验装置：如图所示。 2．实验过程与实验步骤： a．按图示装置好实验器材。 b．平衡摩擦力。 问题：平衡摩擦力的目的? c．用一条橡皮筋进行实验，把橡皮筋拉伸到一定长度，理清纸带，接能电源，将小车由静止开始释放。 问题：当橡皮筋处于自由状后物体做什么运动？ d．换用纸带，改用2条、3条、4条、5条、6条、7条相同橡皮筋，重复上述实验。实验中每次橡皮筋的拉伸相同长度。 问题：橡皮筋拉伸相同长度的目的是什么？为什么？ e．将上述七条纸进行测量，并计算物体的速度v。 问题：计算物体速度时，取纸带哪一部分进行测量？为什么？ f．数据记录： W / J 0 W 2 W 3 W 4 W 5 W 6 W 7 W v / m·s－1 2．数据处理： 某组实验数据如下： W / J 0 W0 2 W0 3 W0 4 W0 5 W0 6 W0 7 W0 v / m·s－1 0.00 0.80 1.10 1.28 1.53 1.76 1.89 2.12 作出 W — v图象： 作出 W — v图象 作出 W — v2图象： 作出 W — v2图象 【实验结论】 __________________________________________________________。 【做一做】利用电子表格处理实验数据： 利用计算机常用的数表软件可以迅速而又准确地根据表中的数据作出W — v、W — v2 等图象，甚至能够写出图象所代表的公式。例如可以利用Excel进行数据处理。 在Excel 工作簿中某一行单元格中输入几次测量的速度数据，在相邻的行中输入对应的功。用鼠标选中这些数据，按照“图表向导”的提示就能一步一步地得到所要画的图象。 注意：操作过程会出现“添加趋势线”对话框，其中“类型”标签中有几种可选择的函数。由于这个实验的数据明显地不分布在一条直线上，所以应该逐次尝试二次函数、三次函数等类型，然后通过观察图形形状来总结归结出相应的物理规律。 同学们在课余时间尝试可以尝试利用这种方法来进行数据处理。 我们将上列实验数据运用这种方法作图如下： 表一 W — v图象 表二 W — v2图象 【典型问题探究】 〖例1〗关于探究功与物体速度关系的实验中，下列说法中正确的是（ ） A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小物体做功的具体数值 B．每次实验必须保持橡皮筋拉伸量相等 C．放置小物体的长木板应当尽量保持水平 D．计算小物体的速度时，应当选择纸加速阶段所打的点进行测量，然后利用平均速度来替代瞬时速度 〖例2〗 在探究功与物体速度的关系的实验中，小车在运动中会受到阻力作用，这样，在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办法是，使木板略微倾斜，对于木板的倾斜程度，下面说法正确的是 （ ） A．木板只要稍微倾斜一些即可，没有什么严格的要求 B．木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件：即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力 C．如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动，这木板的倾斜程度是符合要求的 D．其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的 【思维训练】 化曲为直 有一只小老