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6探究功与物体速度变化的关系
我们已经知道了:重力做功WG弹力做功WF重力势能mgh弹性势能合外力做功W动能速度变化
实验器材:长木板,小车,皮筋,电火花打点计时器,纸带、交流电源
思考1.我们应该以哪一段小车的运动作为研究对象?皮筋做功W绷紧到松弛小车速度变化V静止开始到皮筋由绷紧变成完全松弛
皮筋做功W速度变化V之间的关系思考2.这是本实验的精妙之处这个功W能不能具体测量出来?注意:本实验不需要测出W的具体数值那么你用什么方法探究W与V之间的关系呢?使做功为W:2W:3W……
皮筋做功W速度变化V之间的关系如何让橡皮筋每次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,W与△X不成正比用1根(1W)、2根(2W)、3根(2W)橡皮筋……问题:每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求?相同
皮筋做功W速度变化V之间的关系思考3.皮筋拉力做的功是合力功吗?如何让皮筋做的功成为合力功?
斜面法平衡摩擦力注意:平衡摩擦力时连好纸带,但不要挂皮筋NfG小车要恰好匀速运动
皮筋做功W速度变化V之间的关系思考4.小车在平衡摩擦力f之后,在皮筋弹力作用下的运动性质如何?CDEABFG取哪一段来计算速度呢?
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)匀速运动减速运动..........如图: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?........ABCDEFG(1)选用DG段(2)V=L/tDGDG
按照我们探究的思路,开始你的实验!做好数据采集工作,填入相应表格,做五次实验。
实验数据记录与处理实验次数12345橡皮筋个数12345(根)对小车做功W2W3W4W5W小车获得的0.751.001.251.401.60速度V(m/s)
建立W-V图像为曲线——不够直观
实验数据记录与处理实验次数12345橡皮筋个数(根)12345W2W3W4W5W对小车做功小车获得的0.751.001.251.401.60速度V(m/s)V20.56251.001.56251.962.56
建立W-V图像为直线——直观2
结论皮筋弹力对小车做的功与速度的平方成正比W∝V2注:这里的弹力就是物体受到的合外力因为小车从静止开始运动,初速度为零,末速度就是小车速度的变化。拓展:如果小车的初速度不为零,功与速度之间应该有什么样的关系?W∝V2222-V1≠△V
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,先接通电源,后释放小车。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(匀速段),把对小车第一次做的功计为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,v(或其它)为横坐标作图。2
误差是不可避免的,但我们可以尽量减少它。我们需要注意:1、准备橡皮筋橡皮筋应该选择规格、弹性程度尽可能一样的若干橡皮筋2、实验时可用6根橡皮筋,打出6条纸带,连同O点可以有7个点,在描绘曲线时比较容易判断曲线的性质。3、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。
课堂练习1、本节是一个探究性实验,探究的目的是A、探究力与物体运动速度的关系B、探究力与物体运动加速度的关系C、探究力对物体做功与物体加速度变化的关系D、探究力对物体做功与物体速度变化的关系D
课堂练习2、对橡皮筋做的功来说,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的多少倍,使用的方法是A、用同样的力对小车做功,让小车通过的距离依次是s、2s、3s……进行第1次、第2次、第3次……实验时,力对物体做的功就是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……实验时,力对小车做的功就是W、2W、3W……C、选用相同的橡皮筋,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,橡皮筋对物体做的功就是W、2W、3W……D、利用弹簧秤
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