XX省专用学年高中物理第七章机械能守恒定律第节实验探究功及速变化关系讲义含解析新人教必修.doc

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第6节实验：探究功与速度变化的关系
一、实验目的
1．经过实验探究力对物体做功与物体速度变化的关系。
2．领会探究过程和所用的方法。
二、实验原理
让橡皮筋拉动小车做功使小车的线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v的关系是_______________________________________________。
[解析]　(1)为使橡皮筋对小车做的功等于协力对小车做的功，需利用小车重力沿木板方向的分力平衡摩擦力。
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(2)实验中需要求橡皮筋做功后小车获得的速度，所以应用纸带的后边部分。
(3)“过原点的直线”意味着纵横坐标轴对应的两个量成正比关系。
[答案]　(1)平衡摩擦力　(2)后边部分　(3)W与速度v的平方成正比
[例3]　小车的质量为300g，使用相同的橡皮筋1～6根，每次实验增加一根，且保证每次橡皮筋的伸长量相同。小车在力的作用下的位移(即橡皮筋拉伸长度在运动方向上的分量)为19cm，实验中W、v、v2的数据已填在表格中。
W/条
0
1
2
3
4
5
6
v/(m·s－1)







v2/(m2·s－2)







(1)试作出W­v和W­v2的图像。
(2)根据图像你能获得什么结论？
[解析]　(1)根据收集到的数据描点，再用平滑的线连接各点，即可获得如下列图的图像：
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(2)由W­v图像的形状无法判断W、v的详细关系；而W­v2图像为过原点的直线，故可得结论：协力对物体所做的功与物体速度的平方成正比。
[答案]　看法析
1．对于“探究功与速度变化的关系”的实验中，下列表达正确的选项是(　　)
A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的详细数值
B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致
C．放小车的长木板应当尽量使其水平
D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
解析：选D　本实验无需测出橡皮筋详细做功的数值，只需测出此后每次实验橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足够了，A错；每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证此后每次实验时，橡皮筋做的功是第一次的整数倍，否则，功的数值难以确定，B错；小车运动过程中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，C错；实验时，应当先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，D正确。
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2.(多项选择)某研究性学****小组感觉教材中实验测量过程较复杂，改良如下：如下列图，将教材实验中的木板放在桌子的边缘，小车的前端放一小球，小车在橡皮筋作用下加快运动，到桌子边缘后小车在挡板作用下停止运动，小球做平抛运动，测出橡皮筋条数为1、2、3、…、n时的平抛距离x1、x2、x3、…、xn，则(　　)
A．如果忽略一切摩擦，x∝n(n为橡皮筋条数)
B．如果忽略一切摩擦，x2∝n(n为橡皮筋条数)
C．该实验中小车受的摩擦力能够经过倾斜木板的方法平衡而不产生新的误差
D．该实验中倾斜木板会产生误差
解析：选BD　由W∝v2、x∝v、W∝n得x2∝n，选项A错误，B正确；该实验应用了平抛运动的规律，如果木板倾斜，则变为斜抛，将产生误差，选项C错误，D正确。
3．探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如下列图，实验主要过程如下：
(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…
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(2)解析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3、…
(3)作出W­v图像；
(4)解析W­v图像。如果W­v图像是一条直线，表示W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝等关系。
以下对于该实验的说法中有一项不正确，它是________。
A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W…所采用的方法是采用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用1根橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2根、3根…橡皮筋并在一同进行第2次、第3次…实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W…
B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，能够使木板适合倾斜
C．某同学在一次实验中，获得一条记录纸带。纸带上打出的点，两头密、中间疏。出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小
D．根据记录纸带上打出