實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系實(shí)用教案

1、彈性彈性(tnxng)勢(shì)能勢(shì)能重力勢(shì)能重力勢(shì)能(zhn l sh nn)動(dòng)能動(dòng)能重力做功重力做功彈力做功彈力做功外力做功外力做功速度速度WGEP1EP2第1頁/共23頁第一頁，共23頁。猜想猜想(cixi(cixing)ng) （1）物體(wt)的動(dòng)能與哪些因素有關(guān)？ （2）如何(rh)進(jìn)行研究？ 猜測(cè)物體的動(dòng)能可能與其質(zhì)猜測(cè)物體的動(dòng)能可能與其質(zhì)量和速度有關(guān)。量和速度有關(guān)。 用控制變量法，先控制質(zhì)量不變，用控制變量法，先控制質(zhì)量不變，用實(shí)驗(yàn)研究物體的動(dòng)能與速度的關(guān)系。用實(shí)驗(yàn)研究物體的動(dòng)能與速度的關(guān)系。第2頁/共23頁第二頁，共23頁。 （1）物體動(dòng)能的變化由做功引起。那么，實(shí)驗(yàn)中如何對(duì)物體作功

2、？又怎樣(znyng)來表示功的大小呢？一、實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)(shyn)(shyn)的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)第3頁/共23頁第三頁，共23頁。思路思路(sl)(sl)引導(dǎo)引導(dǎo) 可以是恒力做功。例如用一砝碼盤牽引著小車做實(shí)驗(yàn)，可以通過改變砝碼盤的質(zhì)量(zhling)，用W=FS表示功的大小。 也可以是變力做功。例如，用書上采用的通過增加每次牽引小車的橡皮筋數(shù)目的辦法(bnf)來表示功的大小。第4頁/共23頁第四頁，共23頁。請(qǐng)你思考請(qǐng)你思考(sko)(sko) （2）如何測(cè)量(cling)物體的速度呢？第5頁/共23頁第五頁，共23頁。思路思路(sl)(sl)引導(dǎo)引導(dǎo) 可以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量小車(xioch)的速

3、度。 可以用與氣墊導(dǎo)軌配套的光電門的方法來測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)(yndng)的速度。第6頁/共23頁第六頁，共23頁。關(guān)系實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(shyn)(shyn)器材：橡皮筋、小車、器材：橡皮筋、小車、木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、鐵釘?shù)饶景濉⒋螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器、鐵釘?shù)认鹌そ钕鹌そ钚≤囆≤?xioch)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶紙帶木板木板鐵釘鐵釘 探究的器材第7頁/共23頁第七頁，共23頁。探 究的 思 路1、測(cè)量(cling)橡皮筋對(duì)小車做的功W 2、測(cè)量(cling)由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度v 3、數(shù)據(jù)處理，尋找W與v的關(guān)系第8頁/共23頁第八頁，共23頁。探究(tnji)的技巧1、測(cè)量橡皮筋對(duì)小車做的功W問題(wn

4、t)：探究過程中，我們是否需要測(cè)出橡皮筋做功的具體數(shù)值？ 措施： 設(shè)法讓橡皮筋每次對(duì)小車做的功分別為 W、2W、3W 不需要(xyo)第9頁/共23頁第九頁，共23頁。第一次用一條第一次用一條(y tio)橡皮筋橡皮筋拉小車?yán)≤嚨诙斡脙蓷l完全相同的橡第二次用兩條完全相同的橡皮筋并聯(lián)皮筋并聯(lián)(bnglin)起來栓起來栓到小車上拉小車，且使每條到小車上拉小車，且使每條橡皮筋的伸長(zhǎng)都和第一次的橡皮筋的伸長(zhǎng)都和第一次的伸長(zhǎng)量一樣伸長(zhǎng)量一樣做功做功(zugng)W做功做功2W依次類推，并聯(lián)依次類推，并聯(lián)三條三條、四條四條橡皮筋，且拉伸的橡皮筋，且拉伸的長(zhǎng)度都一樣，做的功為長(zhǎng)度都一樣，做的功為3W、4

5、W第10頁/共23頁第十頁，共23頁。問題：每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度問題：每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度有什么有什么(shn me)(shn me)要求？要求？ 相同相同(xin tn)第11頁/共23頁第十一頁，共23頁。請(qǐng)你思考請(qǐng)你思考(sko)(sko) 怎樣選擇(xunz)橡皮筋比較好呢？第12頁/共23頁第十二頁，共23頁。思路思路(sl)(sl)導(dǎo)引導(dǎo)引 要選擇要選擇(xunz)(xunz)粗細(xì)差不多，彈性也粗細(xì)差不多，彈性也比較一致的橡皮筋為好。比較一致的橡皮筋為好。第13頁/共23頁第十三頁，共23頁。如何使拉力如何使拉力(ll)做的功等于合力做的功？做的功等于合力做的功？即如何

6、抵消摩擦力。即如何抵消摩擦力。橡皮筋對(duì)小車橡皮筋對(duì)小車(xioch)做的功是合力做的功是合力做的功嗎？做的功嗎？把木板的把木板的一端墊高，一端墊高，使重力沿使重力沿斜面向下斜面向下的力與摩的力與摩擦力平衡擦力平衡F阻阻FGF阻阻FN還有摩擦還有摩擦力做功力做功FF2F1第14頁/共23頁第十四頁，共23頁。2、測(cè)量由于橡皮筋做功(zugng)而使小車獲得的速度v 問題：如何測(cè)量小車的速度？ 利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶 問題：紙帶上打出的點(diǎn)并不都是均勻的，應(yīng)該采用那些點(diǎn)來計(jì)算小車的速度？為什么？ 取點(diǎn)跡清晰且間距均勻的部分第15頁/共23頁第十五頁，共23頁。4 4、在上述實(shí)驗(yàn)中打出的、在上述實(shí)驗(yàn)

7、中打出的5 5 條紙帶中，分別條紙帶中，分別(fnbi)(fnbi)找出小車找出小車開始近似做勻速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)，并分別開始近似做勻速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)，并分別(fnbi)(fnbi)測(cè)出勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)測(cè)出勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度的速度v1 v1 、v2 v2 、v3 v3 、v4 v4 、v5 v5 。3 3、用、用2 2 條、條、3 3 條、條、4 4 條、條、5 5 條橡皮筋分別代替條橡皮筋分別代替1 1 條橡皮筋條橡皮筋重做實(shí)驗(yàn)重做實(shí)驗(yàn)(shyn)(shyn)，保證每次釋放小車的位置相同，即橡，保證每次釋放小車的位置相同，即橡皮筋被拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度相同。皮筋被拉長(zhǎng)的長(zhǎng)度相同。1 1、將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在一塊平板上，讓紙帶

8、的一端夾、將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在一塊平板上，讓紙帶的一端夾在小車后端，另一端穿過在小車后端，另一端穿過(chun (chun u)u)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。將平打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。將平板安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，調(diào)整高度，直至板安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，調(diào)整高度，直至輕推小車后使小車恰能在板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止。輕推小車后使小車恰能在板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止。2 2、將橡皮筋固定在小車前端。拉長(zhǎng)橡皮筋使小車位、將橡皮筋固定在小車前端。拉長(zhǎng)橡皮筋使小車位于于靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，處，記下小車位置記下小車位置。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源器電源，釋放小車釋放小車。? ? ?C B A第16頁/共2

9、3頁第十六頁，共23頁。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)次數(shù)次數(shù)橡皮筋橡皮筋做的功做的功位移位移l /m時(shí)間間隔時(shí)間間隔t /s勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度度v /(m/s)123454WW2W3W5W. . . . . . . . . . 彈力做功彈力做功(zugng)剛完畢剛完畢時(shí)小車的速度時(shí)小車的速度用什么用什么(shn me)方法處理數(shù)方法處理數(shù)據(jù)比較直觀據(jù)比較直觀?第17頁/共23頁第十七頁，共23頁。做做W- -v圖圖若為曲線若為曲線(qxin)若為直線若為直線(zhxin)，則，則W與與v成正比成正比做做W- -v2圖圖若為曲線若為曲線若為直線，則若為直線，則W與與v2成正比成正比做做W- -v3圖圖

10、為什么不為什么不做做 W- - 圖圖?1v第18頁/共23頁第十八頁，共23頁。Wv /(m/s)1234560.80 1.10 1.281.53 1.761.89W- -v圖圖00為什么圖象為什么圖象(t xin(t xin) )會(huì)通過原點(diǎn)會(huì)通過原點(diǎn)? ?第19頁/共23頁第十九頁，共23頁。W- -v2圖圖Wv2/(m2s -2)0010.64 21.2131.6442.3453.1063.57表明表明(biomng)W與與 v2 成正比成正比第20頁/共23頁第二十頁，共23頁。1、橡皮筋的選擇、橡皮筋的選擇(xunz)選擇選擇(xunz)粗細(xì)差不多，彈性也比較一致的粗細(xì)差不多，彈性也比較一致的橡皮筋橡皮筋2、平衡摩擦力、平衡摩擦力 木板的一端墊高木板的一端墊高3、橡皮筋的條數(shù)、橡皮筋的條數(shù)一般小于一般小于5條條4、實(shí)驗(yàn)裝置的選取、實(shí)驗(yàn)裝置的選取第21頁/共23頁第二十一頁