6实验:探究功与速度变化的关系
目标定位1通过实验探究力对物体做功与物体速度变化的关系.2.学习利用图象法研究功与物体速度变化的关系.
1.常见的两种实验方案1方案一:使小车在橡皮筋的作用下弹出,如图7-6-1所示.
图7-6-1改变橡皮筋的条数并使小车从同样的位置被弹出;测出小车被弹出后的速度,寻找牵引力对小车做的功与小车速度的关系.想一想由于橡皮筋弹力随其形变量而变,那么如何处理橡皮筋对小车做的功?答案可用多根相同的橡皮筋每次拉长都一样,这样做功就是W与
W之间的关系.2方案二:由重物通过滑轮牵引小车,如图7-6-2所示.
图7-6-2改变重物的质量或者改变小车运动的距离,也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.平衡摩擦力:将木板一端垫高至轻推小车后小车做匀速直线运动,此时,小车不要连接重物或拴橡皮筋,但应连着纸带且接通电源.想一想方案一实验中若不平衡摩擦力,纸带上的点会是什么样的?平衡摩擦力后,纸带上的点又会是什么样的?
f答案若不平衡摩擦,小车在开始时受橡皮筋的弹力和摩擦力.拉力逐渐变小,摩擦力不变.在两个力相等前做加速度越来越小的加速运动,两力相等时速度达到最大,之后两力的合力方向与速度方向相反,做加速度越来越大的减速运动,当橡皮筋恢复原长后仅受摩擦力,做匀减速直线运动.故纸带上的点是两头密、中间疏,几乎找不到间距相等的点.平衡摩擦后,小车开始做加速度越来越小的加速运动,橡皮筋恢复原长后做匀速直线运动.故点迹是开始密,越来越疏,之后间距相等.3.数据的处理:通过试探与分析,确定W与v的关系.1图象法:分别试探画出W与v、W与v2、W与v3、W与v间关系的图象,找出哪一组的图象更接近于过原点的倾斜直线,从而确定功与速度变化的正确关系.2计算法:对方案二,测出对小车拉力大小F,小车位移l,及对应速度v,计算拉力或合力对小车做的功W=Fl,从而确定功与速度变化的关系.
一、借助变力做功探究功与速度变化的关系1.实验步骤1按图7-6-3组装好实验仪器,由于小车在运动中会受到阻力,把木板略微倾斜,使小车在木板上匀速运动,以平衡摩擦力.
图7-6-32先用一条橡皮筋进行实验,把橡皮筋拉伸一定长度,理顺纸带,接通电源,放开小车.3换用纸带,改用2条、3条……同样的橡皮筋进行第2次、第3次……实验,每次实验中橡皮筋拉伸的长度都相同.4由纸带上点迹均匀部分算出r