2020年高中物理学案(新人教必修二)7.6《实验：探究功与物体速度变化的关系》1.docx

六、探究功与物体速度变化的关系

【要点导学】
1、探究试验的设计思路：要求能够转变功和测量功W，能够对应地测量出物体的速度v。书本利用如图所示的装置来试验。本试验中转变功的方法是________________________，功的变化状况是一份功W、二份功2W、三份功3W等，为了是橡皮筋对物体做的功为总功，必需消退摩擦力做功对探究带来的影响，因此试验前必需将木板适当____________，使小车能够在木板上作匀速运动为标准；物体速度的测量是通过_____________来实现的。

2、探究试验的数据分析：为了清楚地显示出功与速度变化的关系，数据分析时可以接受图象分析法。假如作出______________是一条直线，表明橡皮筋做的功与小车获得的速度的关系是正比例关系，即W∝v；假如不是直线，就可能是W∝v2、W∝v3，甚至W∝。因此记录试验数据时可以设计一个如图的表格。

解析 （1）木板的倾斜程度应调整到轻推小车（拖着纸带），则小车恰能在木板上匀速下滑。（2）小车前上方的钩子是用于套橡皮筋的，制作造型上要求在橡皮筋松弛时，很简洁从钩子上脱落下来。

例2 在用本节教材所示的试验装置进行的探究试验时，打出了如图5-6-3所示的一条纸带，请你说说：（1）利用这条纸带要测出哪个物理量？（2）要利用纸带上的哪一段，才能正确上述的物理量？

解析 （1）在弹簧的弹力消逝后，小车的运动近似是匀速运动，利用这条纸带要测出物体匀速运动的速度；（2）查找哪些点的间距是均匀的，利用这些点距均匀的点来测量小车的速度，通过测量可以知道，在f-g-h之间点的间隔是均匀的，假设打点计时器的周期为T，则小车的最大速度为vm=fg/2T。

拓展 理论上讲，也可以利用纸带上的d-e-f段，先求出打e点时的速度ve，再求加速度a，再求打点f时的速度vf，但是这样做既麻烦，误差又大，所以这种做法不行取。

在做本试验时，打出点的纸带上应当写出打这条纸带时所用的橡皮筋的数目。某同学分别用一条橡皮筋、二条橡皮筋做试验，打出了如图所示的纸带，但是该同学忘了在纸带上记录橡皮筋的数目，你能否挂念该同学推断每条纸带对应的橡皮筋的数目？
参考答案：由于试验中选取的橡皮筋都是相同的，所以每条橡皮筋的作用力也是相同的，用两条橡皮筋时的作用力是用一条橡皮筋时的作用力的两倍，那么加速度也是两倍。也就是说用两条橡皮筋时的速度变化得快。由图可知，下面的纸带的速度变化快，所以下面的纸带应当是用两条橡皮筋时打的点。

【力量训练】
1、关于探究功与物体速度变化的关系试验中，下列叙述正确的是( D )
A、每次试验必需设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B、每次试验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持全都
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

2、除了从试验探究功与物体速度变化的关系外，也可以从理论上作探究。如图所示，我们选用抱负化模型来探究。设质量为m的物体放在光滑的水平地面上，用恒定的水平推力使物体移动L的水平距离，试依据牛顿运动定律和功的计算公式，推理功和物体速度变化的关系。

3、设质量为m的物体放在倾角为α的粗糙斜面上，用恒定的推力沿着斜面方向使物体移动L的距离，试依据牛顿运动定律和功的计算公式，推理功和物体速度变化的关系。本题与习题1的结论有什么不同？

4、在小车牵引纸带运动过程中，打点计时器记录了小车的运动状况，如图所示，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为T=0.1s．试计算
（l）各点瞬时速度：
vA=___________m/s 0
vB= ___________ m/s 0.6
vC=___________ m/s 1.2
vD= ___________ m/s 1.8
vE=___________ m/s 2.4
(2)设小车质量为m=1.0 kg，试作出从A点至B点、至C点、至D点、至E点的过程中，合外力的功W与各计数点速度平方v2的关系图线．
5、除了课本介绍的探究性试验装置外，请你设计一个探究功与物体速度变化关系的试验：（1）应指出试验中如何测定速度和功；（2）试验数据处理时接受什么样的方法可以看出功与速度变化的关系；（3）你设计的试验中应留意写什么问题？