1、 实 验： 探 究 做 功 与 小 车 速 度 变 化 的 关 系 实验目的：通过实验探究橡皮筋对小实验目的：通过实验探究橡皮筋对小 车做功与小车速度的关系车做功与小车速度的关系 实验器材：橡皮筋、小车、木板、打实验器材：橡皮筋、小车、木板、打 点计时器、铁钉等点计时器、铁钉等 橡皮筋橡皮筋 小车小车 打点计时器打点计时器 纸带纸带 木板木板 铁钉铁钉 思 考 小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮 筋对小车做功？筋对小车做功？ 橡皮筋对小车橡皮筋对小车 拉力做的功能拉力做的功能 否直接测量？否直接测量？ 橡皮筋的弹力是变力，橡皮筋的弹力是变力， 且弹力与
2、伸长量的关系且弹力与伸长量的关系 也不严格遵守胡克定律也不严格遵守胡克定律 ， 不容易计算。不容易计算。 ? ? ? ? ? ? C B A 橡皮筋被拉伸橡皮筋被拉伸 直到恢复原长直到恢复原长 的过程中的过程中 怎样设计实怎样设计实 验才能解决验才能解决 这一问题这一问题? ? 解 决 方 案 第一次用第一次用一条一条橡皮筋拉小车橡皮筋拉小车 第二次用第二次用两条两条完全相同的橡完全相同的橡 皮筋并联起来栓到小车上拉皮筋并联起来栓到小车上拉 小车，且使每条橡皮筋的伸小车，且使每条橡皮筋的伸 长都长都和第一次的伸长量一样和第一次的伸长量一样 做功做功W 做功做功2W 依次类推，并联依次类推，并联
3、三条三条、四条四条橡皮筋，且拉伸橡皮筋，且拉伸 的长度都一样，做的功为的长度都一样，做的功为3W、4W 思 考 小车在木板上做什么性质的运动？小车在木板上做什么性质的运动？ 先加速后匀速再减速先加速后匀速再减速 我们要取的速度是哪个阶段的速度？我们要取的速度是哪个阶段的速度？ 这个速度该如何测量？这个速度该如何测量？ 橡皮筋恢复原长时的速度。利用打点计时器，橡皮筋恢复原长时的速度。利用打点计时器， 用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时间用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时间 的比值近似计算该点的瞬时速度的比值近似计算该点的瞬时速度 如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何使拉力做的功等于合力做的
4、功？即 如何抵消摩擦力。如何抵消摩擦力。 思 考 橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？ 把木板的把木板的 一端垫高，一端垫高， 使重力沿使重力沿 斜面向下斜面向下 的力与摩的力与摩 擦力平衡擦力平衡 F阻 阻 F G F阻 阻 FN 还有摩擦还有摩擦 力做功力做功 F F2 F1 4 4、在上述实验中打出的、在上述实验中打出的5 5 条纸带中，分别找出小车条纸带中，分别找出小车 开始开始近似做匀速运动的点近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时，并分别测出匀速运动时 的速度的速度v v1 1 、v v2 2 、v v3 3 、v v4 4 、v v5 5 。 3
5、 3、用、用2 2 条、条、3 3 条、条、4 4 条、条、5 5 条橡皮筋分别代替条橡皮筋分别代替1 1 条橡条橡 皮筋重做实验，保证皮筋重做实验，保证每次释放小车的位置相同每次释放小车的位置相同，即，即 橡皮筋被拉长的长度相同。橡皮筋被拉长的长度相同。 1 1、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端 夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将平板安夹在小车后端，另一端穿过打点计时器。将平板安 装有打点计时器的一端适当垫高装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至，调整高度，直至 轻推小车后使小车轻推小车后使小车恰能恰能在板上在板上做匀速直线运动
6、做匀速直线运动为止。为止。 2 2、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位 于于靠近打点计时器靠近打点计时器处，处，记下小车位置记下小车位置。接通打点计接通打点计 时器电源时器电源， 释放小车释放小车。 实 验 过 程 ? ? ? ? C B A 数 据 记 录 实验实验 次数次数 橡皮筋橡皮筋 做的功做的功 位移位移 l /m 时间间隔时间间隔 t /s 匀速运动时的速度匀速运动时的速度 v /(m/s) 1 2 3 4 5 4W W 2W 3W 5W . . . . . . . . . . 弹力做功刚完毕弹力做功刚完毕 时小车的速度时小车的速
7、度 用什么方法用什么方法 处理数据比处理数据比 较直观较直观? 图 象 法 处 理 数 据 做做W- -v图图 若为曲线若为曲线 若为直线，则若为直线，则W与与v成正比成正比 做做W- -v2图图 若为曲线若为曲线 若为直线，则若为直线，则W与与v2成正比成正比 做做W- -v3图图 为什么不做为什么不做 W- - 图图? 1 v 数 据 处 理 W v /(m/s) 1 2 3 4 5 6 0.80 1.10 1.28 1.53 1.76 1.89 W- -v图图 0 0 为什么图象会通过原点为什么图象会通过原点? ? W- -v2图图 数 据 处 理 W v2/(m2 s -2) 0 0
8、1 0.64 2 1.21 3 1.64 4 2.34 5 3.10 6 3.57 表明表明W与与 v2 成正比成正比 结结 论论: 弹簧弹力对小车做的功与速度的平方成正比弹簧弹力对小车做的功与速度的平方成正比 注：这里的弹力就是物体受到的合外力注：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，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。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？间应该有什么样的关系？ 注 意 事 项 1、橡皮筋的选择橡皮筋的选择 2、平衡摩擦力平
9、衡摩擦力 3、误差分析误差分析 4、橡皮筋的条数橡皮筋的条数 5、实验装置的选取实验装置的选取 课堂练习课堂练习 1、本节是一个探究性实验，探究的目的是、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、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、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、探究力对物体做功与物体加速度变化 的关系的关系 D、探究力对物体做功与物体速度变化的、探究力对物体做功与物体速度变化的 关系关系 D 课堂练习课堂练习: 2、对橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的，我们可以、对橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的，
10、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、用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次是s、2s、 3s进行第进行第1 1次、第次、第2 2次、第次、第3 3次次实验时，力对物体实验时，力对物体 做的功就是做的功就是W W、2W2W、3W 3W B B、让小车通过相同的距离，第、让小车通过相同的距离，第1 1次力为次力为F F、第、第2 2次力为次力为2F2F、第
11、、第 3 3次力为次力为3F3F实验时，力对小车做的功就是实验时，力对小车做的功就是W W、2W2W、 3W 3W C C、选用相同的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保、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，当用持一致，当用1 1条、条、2 2条、条、3 3条条同样的橡皮筋进行第同样的橡皮筋进行第1 1次、次、 第第2 2次、第次、第3 3次次实验时，橡皮筋对物体做的功就是实验时，橡皮筋对物体做的功就是W W、 2W2W、3W 3W D D、利用弹簧秤测量对小车的拉力、利用弹簧秤测量对小车的拉力F F，利用直尺测量小车在力，利用直尺测量小车在力 作用下移动的距离作用下移
12、动的距离s s，便可以求出每次实验中力对小车做，便可以求出每次实验中力对小车做 的功，可控制为的功，可控制为W W、2W2W、3W 3W C 课堂练习课堂练习: 3、在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用，这样，、在本实验中，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，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，下面说法正确的是斜程度，下面说法正确的是 A
13、、木板只要稍微倾斜一些即可，没有什么严格的要求、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、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，、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、其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在 误差的误差的 BC 课堂练习课堂练习: 4、 有一只小老鼠离开洞穴沿直
14、线前进，它的速有一只小老鼠离开洞穴沿直线前进，它的速 度与到洞穴的距离成反比，当它行进到离洞穴度与到洞穴的距离成反比，当它行进到离洞穴 距离为距离为d d1 1的甲处时速度为的甲处时速度为v v1 1，试求：，试求： （1 1）老鼠行进到离洞穴距离为）老鼠行进到离洞穴距离为d d2 2的乙处时速度的乙处时速度v v2 2 多大？多大？ （2 2）从甲处到乙处要用去多少时间？）从甲处到乙处要用去多少时间？ 体会图象法在物理解题中的应用体会图象法在物理解题中的应用 解析：解析： （1）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比， 得得: v2 d2 = v1d1 所以老鼠行进到离洞穴距离为所以老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度的乙处时速度 v2 = d1v1/d2 （2）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，作出）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，作出 图象，如图所示图象，如图所示 由图线下方的面积代表的物理意义可知，从由图线下方的面积代表的物理意义可知，从d1到到 d2的“梯形面积”就等于从甲处到乙处所用的时的“梯形面积”就等于从甲处到乙处所用的时 间，易得间，易得 ) 11 )( 2 1 12 21 vv ddt
