第五章实验7探究做功与物体速度变化的关系.doc
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1、实验匝理图第托醴 机械能守恒宦律实验7探究做功与物体速度变化的 关系考试标准知识内容必考要求加试要求实验7 :探究做功与物体速度变化的关系必考实验自清n基本实验要求实验方案一i. 实验原理重物通过滑轮牵引小车,当小车的质量比重物的质量大得多且摩擦力忽略不计时,可以把重 物所受的重力当作小车受到的牵引力.如图i所示.改变重物的质量或者改变小车运动的距离旦就改变了牵引力做的功,从而探究牵引力做的 功与小车获得的速度间的关系.2. 实验器材小车、一端带滑轮的长木板、砝码、钩码、天平、打点计时器、纸带、刻度尺等3. 实验步骤(1) 垫高木板不带滑轮的一端,平衡摩擦力.(2) 在小车中放入砝码,把纸带穿
2、过打点计时器,连在小车后端、用细线绕过滑轮连接小车和 钩码.(3) 将小车停在打点计时器附近,先接通电源,再释放小车,关闭打点计时器电源.(4) 改变钩码的数量,更换纸带重复进行操作.4. 注意事项(1) 实验前必须首先平衡摩擦力.(2) 必须保证所悬挂钩码的重力远小于小车的重力,这时钩码重力才近似等于小车所受的合外力.5. 数据处理(1) 小车受到的合外力 F:大小近似等于所挂钩码的重力mg,故用天平测出钩码的质量m可求Fmg.I.W= Fl = mgl.Xn+ Xn+ 1 I时,小车获得的速度V =通过纸带测小车的位移求出合力对小车做的功(4)通过纸带求出对应位移6. 结论研究W与v的关系
3、,发现合力对小车做的功W与小车速度的平方成正比,即满足Wxv一根橡皮筋作用在小车上移动距离 两根橡皮筋作用在小车上移动距离 三根橡皮筋作用在小车上移动距离(4) 利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度,列表、作图,由图象可以确定功与速度变化 的关系.2. 实验器材橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、刻度尺、铁钉等.3. 实验步骤(1) 垫高木板的一端平衡摩擦力.拉伸的橡皮筋对小车做功:.实验方案二1 .实验原理(如图2所示)x做功为W.x做功应为2W.x做功应为3W. 用一条橡皮筋拉小车一一做功W. 用两条橡皮筋拉小车一一做功2W. 用三条橡皮筋拉小车一一做功3W.(3) 测出每次做功后小车
4、获得的速分别用各次实验测得的v和W绘制W v或W v2、W v3、图象,直到明确得出 W和v的关系.4. 实验注意事项(1) 将木板一端垫高,使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡.方法是轻推小车,由 打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动到长木板的一个合适的 倾角.(2) 测小车速度时,应选纸带上的点均匀的部分,也就是选小车做匀速运动的部分.(3) 橡皮筋应选规格一样的.力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可,不必计算出具 体数值.(4) 小车质量应大一些,使纸带上打的点多一些.5. 实验探究的技巧与方法(1)不直接计算 W和v的数值,而只是看第 2次、第3次实验中
5、的 W和v是第1次的多 少倍,简化数据的测量和处理.做W v图象,或 W v2、W v3图象,直到作出的图象是一条倾斜的直线.6. 实验结论物体速度v与外力做功 W间的关系:W与v2成正比.必考题型突破命题点一教材原型实验【例1】在“探究功与速度变化的关系”实验中,某同学设计了如图3甲所示的实验方案:使小物块在橡皮筋的作用下沿水平桌面被弹出,第二次、第三次操作时分别改用 2根、3根、同样的橡皮筋将小物块弹出,测出小物块被弹出时的速度,然后找到牵引力对小物块做的功 与小物块速度的关系.图3(1)要测得小物块被弹出后的水平速度,需要测量哪些物理量(g已知):(填正确答案标号)A .小物块的质量mB
6、 .橡皮筋的原长xC .橡皮筋的伸长量 AxD 桌面到地面的高度 hE.小物块抛出点到落地点的水平距离L用测量的物理量表示小物块获得速度大小的表达式 .能够实现橡皮筋对小物块做功整数倍变化的是 .A 增加相同橡皮筋的条数,使小物块每次从相同位置释放B 橡皮筋两端固定,使橡皮筋的伸长量依次加倍C .橡皮筋两端固定,使橡皮筋的长度依次加倍D 释放小物块的位置等间距的变化根据实验数据做出 W v2的图象如图乙所示,图线不通过原点的原因是解析 (1)(2)物块离开桌面后做平抛运动,竖直方向:h = *gt2,水平方向:L = vt,解得:v,要测物块被弹出时的速度,需要测量:桌面到地面的高度h,小物块
7、抛出点到落地点的水平距离L,故选D、E.(3)实验时,选择相同的橡皮筋,使橡皮筋的形变量相同,通过改变橡皮筋的条数改变橡皮筋 对小车所做的功,故 A正确,B、C、D错误,故选A.(4) 物块在桌面上运动时,弹力对物块做正功,摩擦力对物块做负功,由于物块要克服摩擦力 做功,则图象不过原点.答案 (1)DE(4)物体在桌面上运动时要克服摩擦力做功【题组阶梯突破】1 .某兴趣小组在探究物体动能大小实验时,让一物体在恒定合外力作用下由静止开始沿直线Ek随时间变化和动能 Ek随运动,记录下速度、时间、位置等实验数据,然后分别作出动能位置变化的两个图线,但横坐标没有标出.请你判断物体动能随位置变化的图线应
8、是图4中的;若图甲中 0A连线的斜率为 ki,图乙中直线的斜率为k2则物体所受合外力的大小为,在A点所对应的瞬时速度的大小为 .答案(1)乙k2肓解析(1)由Ek= W= Fx,可得:Ek与x成正比,故乙图是物体动能随位置变化的图线.在乙图中,由 Ek = Fx得:F= Ek即斜率为:k2=旦xx在甲图中,ki =严由得:ki=xk2 t又:在这个过程中平均速度为:&=2所以:x=荻v2kiv=k2k1 2t将代入得:勺=?解得:k2 t2 . (2016萧山区模拟)在“探究做功与速度变化关系”的实验中,(1)橡皮筋与小车按图5a和图b的两种方式连接,图a中橡皮筋绕过小车前端的钉子,图b中橡皮
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