探究合力做功与速度变化的关系.ppt

实验：探究功与速度变化的关系 弹性势能 重力势能 动能 重力做功 弹力做功 合外力做功 速度 WG＝EP1－EP2 WF＝EP1－EP2 复习引入 物体的动能与它的速度是密切相关 速度的变化又与它受的合外力有关 所以，我们首先来探究： 合外力对物体做功与物体速度变化的关系 一、探究目的 探究合力做功与速度变化的关系，初速度为零，实验转化为探究合力做功与末速度的关系。 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？ 引导： 1. 测速度：打点计时器或光电门等. 2. 测量功：用相同橡皮筋的拉力做功或利用重力做功等. 提示： 钩码 小车 细绳 纸带 打点计时器 一端附有定滑轮的长木板 二、探究方案 方案一：利用重力做功 方案一的原理： 让滑块在钩码的拉力作用下由静止开始做匀加速运动,纸带记录下速度v1,拉力做功分别为W1, 据w=FL，改变F合或改变L就改变W合，从而探究W合与速度V的关系。 2、摩擦力容易计算吗？如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力。 1、小车在运动过程中，有哪些力做功？ 把木板的一端垫高，使重力沿斜面向下的力与摩擦力平衡 F阻 F G F阻 FN 拉力和摩擦力做功 F F2 F1 平衡摩擦力以后，不挂重物时，小车连着纸带做匀速直线运动 小车受到的拉力F等于所挂砝码的重力mg吗？ 必须保证所悬挂重物的重力mg远小于小车的重力Mg，小车受到的拉力才近似等于重物的重力 橡皮筋 小车 打点计时器 纸带 木板 铁钉 方案二：利用橡皮筋做功 原理：让橡皮筋拉动小车移动一段位移，通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的大小，看W与V的关系成怎样的关系。 探 究的 思 路 1、测量橡皮筋对小车做的功W 2、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v 3、数据处理，寻找W与v的关系 1、小车在木板上运动过程中，哪一阶段橡皮筋对小车做功？这个功能否直接求解？ 在橡皮筋恢复原长之前，橡皮筋对小车做功 由于橡皮筋的弹力是变力，不能直接求功 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，方法是什么？ 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。 2、探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？ 不需要， 橡皮筋的弹力做功不容易计算，然而改用橡皮筋的条数，使每根橡皮筋的弹力做的功相等。即，橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W…… 能不能用皮筋拉长△X，2 △X， 3△X……来表示做W，2W，3W……呢？ 不能 3、每次实验中的橡皮筋有什么要求？ 为了使每根橡皮筋的弹力做的功的大小相等，每次拉长橡皮筋的长度应该相等且橡皮筋粗细、形状、材质一样（劲度系数一样）。 再问： 每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要 求？ 相同 4、怎样求小车获得的速度？应该采用那些点距来计算小车的速度？ 小车的运动情况： 变加速直线运动（加速度越来越小的加速运动） 匀速运动 我们应该求小车匀速阶段的速度。即：弹力做功刚完毕时小车的速度 例: 为研究功与物体速度变化的关系，在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带, （1）应选哪些点间距进行测量？ （2）怎样根据测得的数据进行确定小车的速度？ . . . . . . . A B C D E F G （1）选用DG段 （2）V=LDG / tDG 参考实验步骤 1、按图装好实验器材，把木板稍微倾斜，平衡阻力 2、先用一条橡皮筋做实验，把橡皮筋拉长到一定的位置，理好纸带，接通电源，释放小车。 3、换用纸带，改用2条、3条……同样的橡皮筋进行实验，保持每次实验中橡皮筋拉长的长度相同。 4、由纸带算出小车获得的速度，把小车第一次获得的功计为W，第2次，第3次……计为2W，3W …… 5、对测量数据进行估算，大致判断两个量可能的关系，然后以W为纵坐标，v，v2（或其它）为横坐标作图。 实验次数 橡皮筋做的功 匀速运动时的速度 1 W 0.232 0.053824 0.012487 0.481664 2 2W 0.321 0.103041 0.033076 0.566569 3 3W 0.417 0.173889 0.072512 0.645755 4 4W 0.469 0.219961 0.103162 0