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1、學(xué)習(xí)方法報社 全新課標(biāo)理念，優(yōu)質(zhì)課程資源 實(shí)驗(yàn)： 探究功與速度變化的關(guān)系 湖北省大悟縣第一中學(xué) 432800 徐高本 1. 實(shí)驗(yàn)原理 探究功與物體動能變化的關(guān)系，可通過改變力對物體做的功，測出力對物體做不同功時物體的速度。為簡化實(shí)驗(yàn)可將物體的初速度設(shè)置為零，用如圖1所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對小車做的功成倍增加。再能過打點(diǎn)計時器和紙帶來測量每次實(shí)驗(yàn)后小車的末速度。 2. 實(shí)驗(yàn)步驟 （1）按圖1所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好，同時平衡摩擦力。 圖1 （2）先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計時器和紙帶測

2、出小車獲得的速度，設(shè)此時橡皮筋對小車做的功為，將這一組數(shù)據(jù)記入表格。 （3）用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同，這時橡皮筋對小車做的功為，測出小車獲得的速度，將數(shù)據(jù)記入表格。 （4）用3條、4條……橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測出功和速度，記入表格。 （5）用作圖法分析數(shù)據(jù)。 3.數(shù)據(jù)處理 （1）小車速度的測量：探究橡皮筋彈力做功和小車速度的關(guān)系，要測量彈力做功結(jié)束時小車的速度，即小車做勻速運(yùn)動的速度，應(yīng)選用紙帶上的點(diǎn)均勻的部分。 （2）圖象分析：以橡皮筋對小車做的功為縱坐標(biāo)，小車獲得的速度為橫坐標(biāo)，以第一次實(shí)驗(yàn)時的功為單位，作出圖象，分析這條圖線，可以得知橡皮筋

3、對小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系。 4.誤差分析 （1）在長木板上，小車、鐵釘、打點(diǎn)計時器的位置應(yīng)調(diào)整適當(dāng)，以保證打在紙速上的點(diǎn)便于處理，求出小車運(yùn)動的速度； 　 （2）平衡摩擦力時，可使木板略微傾斜，作為補(bǔ)償，保證小車脫離橡皮筋后做勻速運(yùn)動； 　 （3）小車的質(zhì)量較小，當(dāng)用多條橡皮筋時，打出的點(diǎn)過少，應(yīng)改用質(zhì)量稍大的小車（或加砝碼），以保證打出的點(diǎn)便于處理。 例1 “探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，當(dāng)小車在一條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W0。當(dāng)用2條、3條、4條……完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次……實(shí)驗(yàn)時，橡皮筋對小車

4、做的功記為2W0、3 W0、4 W0……，每次實(shí)驗(yàn)中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計時器所打的紙帶測出。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是 （ ） A．某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中，得到一條記錄紙帶，紙帶上打出的點(diǎn)，兩端密、中間疏，出現(xiàn)這種情況的原因，可能是木板傾角過大 B．當(dāng)小車速度達(dá)到最大時，橡皮筋處于原長 C．應(yīng)選擇紙帶上第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的一段計算小車的最大速度 D．應(yīng)選擇紙帶上點(diǎn)距均勻的一段計算小車的最大速度 解析 木板傾角過大時，相鄰兩點(diǎn)之間的間隔會越來越大，選項(xiàng)A錯誤；當(dāng)橡皮筋處于原長時，小車達(dá)到最大速度，選項(xiàng)B正確；本實(shí)驗(yàn)平衡阻力后，橡皮筋做功結(jié)束后，小車做勻

5、速直線運(yùn)動，選項(xiàng)D正確、C錯誤。 點(diǎn)評 弄清實(shí)驗(yàn)原理和過程是解決此題的關(guān)鍵。 例2 某學(xué)習(xí)小組利用自行車的運(yùn)動“探究阻力做功與速度變化的關(guān)系”。人騎自行車在平直的路面上運(yùn)動，當(dāng)人停止蹬車后，由于受到阻力作用，自行車的速度會逐漸減小至零，如圖3所示。在此過程中，阻力做功使自行車的速度發(fā)生變化。設(shè)自行車無動力后受到的阻力恒定。 （1）在實(shí)驗(yàn)中使自行車在平直的公路上獲得某一速度后停止蹬車，需要測出人停止蹬車后自行車向前滑行的距離s，為了計算自行車的初速度，還需要測量____________（填寫物理量的名稱及符號）。

6、 （2）設(shè)自行車受到的阻力恒為f，計算出阻力做的功及自行車的初速度。改變?nèi)送Ｖ沟跑嚂r自行車的速度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，可以得到多組測量值。以阻力對自行車做功的大小為縱坐標(biāo)，自行車初速度為橫坐標(biāo)，作出W一V曲線。分析這條曲線，就可以得到阻力做的功與自行車速度變化的定性關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)中作出W一V圖象如圖所示，其中符合實(shí)際情況的是 解析 設(shè)人停止蹬車后自行車做勻減速運(yùn)動，設(shè)滑行的時間和位移分別為和，由，由此式可知，還應(yīng)測出人停止蹬車后自行車滑行的時間t； 摩擦力做功為，動能的變化為，顯然作出W一V圖象是開口向上拋物線，所以選項(xiàng)C正確。 點(diǎn)評 此題是將教材的料驗(yàn)運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活中，弄清教材中實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理是解決此題的關(guān)鍵。