物理必修27.6動能定理實驗

1、彈性勢能彈性勢能重力勢能重力勢能動能動能重力做功重力做功彈力做功彈力做功合力做功合力做功動能動能WGEP1EP2WFEP1EP2 物體的動能與它的速度是密切相關物體的動能與它的速度是密切相關 速度的變化又與它的受力有關速度的變化又與它的受力有關 所以，我們首先來探究：所以，我們首先來探究： 力對物體做功與物體速度變化的關系力對物體做功與物體速度變化的關系 木板、小車、橡皮筋木板、小車、橡皮筋(若干）、打點若干）、打點計時器、電源、紙帶、釘子計時器、電源、紙帶、釘子2枚枚 探究的器材探究的器材橡皮筋橡皮筋小車小車打點計時器打點計時器紙帶紙帶木板木板鐵釘鐵釘探探 究的究的 思思 路路1、測量橡皮筋

2、對小車做的功、測量橡皮筋對小車做的功W 2、測量由于橡皮筋做功而使小車獲、測量由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度得的速度v 3、數據處理，尋找、數據處理，尋找W與與v的關系的關系探究的技巧探究的技巧1、測量橡皮筋對小車做的功、測量橡皮筋對小車做的功W 問題問題a：橡皮筋對小車做的功如何測量？：橡皮筋對小車做的功如何測量？ F為變力，做的功很難測量。為變力，做的功很難測量。 問題問題b：探究過程中，我們是否需要測出橡皮筋：探究過程中，我們是否需要測出橡皮筋 做功的具體數值？做功的具體數值？ 措施：措施： 設法讓橡皮筋每次對小車做的功分別為設法讓橡皮筋每次對小車做的功分別為 W、2W、3W 問題問題

3、c：每次實驗中橡皮筋拉伸的長度有什么要：每次實驗中橡皮筋拉伸的長度有什么要 求求？ 不需要不需要相同相同探究的技巧探究的技巧 小車在木板上運動時會受到阻力，可以小車在木板上運動時會受到阻力，可以采用什么方法進行補償？采用什么方法進行補償？ 使木板稍微傾斜，用重力的分力（下滑使木板稍微傾斜，用重力的分力（下滑力）來平衡小車運動過程中受到的阻力。力）來平衡小車運動過程中受到的阻力。 第一次用第一次用一條一條橡皮筋拉小車橡皮筋拉小車第二次用第二次用兩條兩條完全相同的橡完全相同的橡皮筋并聯起來栓到小車上拉皮筋并聯起來栓到小車上拉小車，且使每條橡皮筋的伸小車，且使每條橡皮筋的伸長都長都和第一次的伸長量一

4、樣和第一次的伸長量一樣做功做功W做功做功2W依次類推，并聯依次類推，并聯三條三條、四條四條橡皮筋，且拉伸橡皮筋，且拉伸的長度都一樣，做的功為的長度都一樣，做的功為3W、4W2、測量由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度、測量由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度v 問題問題：如何測量小車的速度？：如何測量小車的速度？ 利用打點計時器打出的紙帶利用打點計時器打出的紙帶 問題問題：紙帶上打出的點并不都是均勻的，：紙帶上打出的點并不都是均勻的， 應該采用那些點來計算小車的速度？應該采用那些點來計算小車的速度？ 為什么？為什么？ 取點跡清晰且間距均勻的部分取點跡清晰且間距均勻的部分 例例: 為研究功與物體速度變化

5、的關系，在某次為研究功與物體速度變化的關系，在某次實驗中某同學得到了如圖所示的一條紙帶實驗中某同學得到了如圖所示的一條紙帶,（1）應選哪些點間距進行測量？）應選哪些點間距進行測量？（2）怎樣根據測得的數據進行確定小車的速度？）怎樣根據測得的數據進行確定小車的速度？ . . . . . . . . A B C D E F G （1）選用）選用DE段段 （2）V=LDE / tDE 3、數據處理，尋找、數據處理，尋找W與與v的關系的關系 問題問題：如何找到功與速度的關系？：如何找到功與速度的關系？ 方法一：計算法方法一：計算法 方法二：圖像法方法二：圖像法 比較麻煩比較麻煩簡便直觀，可以減少偶然簡

6、便直觀，可以減少偶然誤差誤差畫畫Wv圖像圖像畫畫Wv2圖像圖像4 4、在上述實驗中打出的、在上述實驗中打出的5 5 條紙帶中，分別找出小車條紙帶中，分別找出小車開始開始近似做勻速運動的點近似做勻速運動的點，并分別測出勻速運動時，并分別測出勻速運動時的速度的速度v v1 1 、v v2 2 、v v3 3 、v v4 4 、v v5 5 。3 3、用、用2 2 條、條、3 3 條、條、4 4 條、條、5 5 條橡皮筋分別代替條橡皮筋分別代替1 1 條橡條橡皮筋重做實驗，保證皮筋重做實驗，保證每次釋放小車的位置相同每次釋放小車的位置相同，即，即橡皮筋被拉長的長度相同。橡皮筋被拉長的長度相同。1 1

7、、將打點計時器固定在一塊平板上，讓紙帶一端夾、將打點計時器固定在一塊平板上，讓紙帶一端夾在小車后端，另一端穿過打點計時器。將平板安在小車后端，另一端穿過打點計時器。將平板安裝裝有打點計時器的一端適當墊高有打點計時器的一端適當墊高，調整高度，直至輕，調整高度，直至輕推小車后使小車推小車后使小車恰能恰能在板上在板上做勻速直線運動做勻速直線運動為止。為止。2 2、將橡皮筋固定在小車前端。拉長橡皮筋使小車位、將橡皮筋固定在小車前端。拉長橡皮筋使小車位于于靠近打點計時器靠近打點計時器處，處，記下小車位置記下小車位置。接通打點計接通打點計時器電源時器電源，釋放小車釋放小車。? ? ?C B AWv /(m

8、/s)1234560.80 1.10 1.281.53 1.761.89W- -v圖圖00為什么圖象會通過原點為什么圖象會通過原點? ?W- -v2圖圖Wv2/(m2s -2)0010.64 21.2131.6442.3453.1063.57結論：表明在物體結論：表明在物體初速度為零時初速度為零時W與與 v2 成正比成正比結結 論論彈簧彈力對小車做的功與速度的平方成正比彈簧彈力對小車做的功與速度的平方成正比注：這里的彈力就是物體受到的合外力注：這里的彈力就是物體受到的合外力 因為小車從靜止開始運動，初速度為零，因為小車從靜止開始運動，初速度為零，末速度就是小車速度的變化。末速度就是小車速度的變

9、化。拓展：如果小車的初速度不為零，功與速度之拓展：如果小車的初速度不為零，功與速度之 間應該有什么樣的關系？間應該有什么樣的關系？參考實驗步驟參考實驗步驟1、按圖裝好實驗器材，把木板稍微傾斜，平衡、按圖裝好實驗器材，把木板稍微傾斜，平衡 阻力阻力2、先用一條橡皮筋做實驗，把橡皮筋拉長到一定的位、先用一條橡皮筋做實驗，把橡皮筋拉長到一定的位 置，理好紙帶，接通電源，釋放小車。置，理好紙帶，接通電源，釋放小車。3、換用紙帶，改用、換用紙帶，改用2條、條、3條條同樣的橡皮筋進行實同樣的橡皮筋進行實 驗，保持每次實驗中橡皮筋拉長的長度相同。驗，保持每次實驗中橡皮筋拉長的長度相同。4、由紙帶算出小車獲得

10、的速度，把小車第一次獲得的、由紙帶算出小車獲得的速度，把小車第一次獲得的 功計為功計為W W，第，第2 2次，第次，第3 3次次計為計為2W2W，3W 3W 5、對測量數據進行估算，大致判斷兩個量可能的關、對測量數據進行估算，大致判斷兩個量可能的關 系，然后以系，然后以W W為縱坐標，為縱坐標，v v，v v2 2（或其它）為橫坐標（或其它）為橫坐標 作圖。作圖。課堂練習課堂練習1、本節(jié)是一個探究性實驗，探究的目的是、本節(jié)是一個探究性實驗，探究的目的是A、探究力與物體運動速度的關系、探究力與物體運動速度的關系 ( )B、探究力與物體運動加速度的關系、探究力與物體運動加速度的關系C、探究力對物體

11、做功與物體加速度變化、探究力對物體做功與物體加速度變化 的關的關 系系D、探究力對物體做功與物體速度變化的關系、探究力對物體做功與物體速度變化的關系D2、對橡皮筋做的功來說，直接測量是有困難的，我們可以巧、對橡皮筋做的功來說，直接測量是有困難的，我們可以巧妙地避開這個難題而不影響問題的解決，只需要測出每次妙地避開這個難題而不影響問題的解決，只需要測出每次實驗時橡皮筋對小車做的功是第一次的多少倍，使用的方實驗時橡皮筋對小車做的功是第一次的多少倍，使用的方法是法是 ( )A、用同樣的力對小車做功，讓小車通過的距離依次是、用同樣的力對小車做功，讓小車通過的距離依次是s、2s、3s進行第進行第1次、第

12、次、第2次、第次、第3次次實驗時，力對物體實驗時，力對物體做的功就是做的功就是W、2W、3W B、讓小車通過相同的距離，第、讓小車通過相同的距離，第1次力為次力為F、第、第2次力為次力為2F、第、第3次力為次力為3F實驗時，力對小車做的功就是實驗時，力對小車做的功就是W、2W、3W C、選用相同的橡皮筋，在實驗中每次橡皮筋拉伸的長度保、選用相同的橡皮筋，在實驗中每次橡皮筋拉伸的長度保持一致，當用持一致，當用1條、條、2條、條、3條條同樣的橡皮筋進行第同樣的橡皮筋進行第1次、次、第第2次、第次、第3次次實驗時，橡皮筋對物體做的功就是實驗時，橡皮筋對物體做的功就是W、2W、3W D、利用彈簧秤測量

13、對小車的拉力、利用彈簧秤測量對小車的拉力F，利用直尺測量小車在力，利用直尺測量小車在力作用下移動的距離作用下移動的距離s，便可以求出每次實驗中力對小車做的，便可以求出每次實驗中力對小車做的功，可控制為功，可控制為W、2W、3W C3、在本實驗中，小車在運動中會受到阻力作用，這樣，、在本實驗中，小車在運動中會受到阻力作用，這樣，在小車沿木板滑行的過程中，除橡皮筋對其做功以外，在小車沿木板滑行的過程中，除橡皮筋對其做功以外，還有阻力做功，這樣便會給實驗帶來誤差，我們在實還有阻力做功，這樣便會給實驗帶來誤差，我們在實驗中想到的辦法是，使木板略微傾斜，對于木板的傾驗中想到的辦法是，使木板略微傾斜，對于

14、木板的傾斜程度，下面說法正確的是斜程度，下面說法正確的是 ( )A、木板只要稍微傾斜一些即可，沒有什么嚴格的要求、木板只要稍微傾斜一些即可，沒有什么嚴格的要求B、木板的傾斜程度在理論上應滿足下列條件：即重力、木板的傾斜程度在理論上應滿足下列條件：即重力 使物體沿斜面下滑的分力應等于小車受到的阻力使物體沿斜面下滑的分力應等于小車受到的阻力C、如果小車不受拉力時在滑行的木板上能做勻速運、如果小車不受拉力時在滑行的木板上能做勻速運 動，這木板的傾斜程度是符合要求的動，這木板的傾斜程度是符合要求的D、其實木板不傾斜，問題也不大，因為實驗總是存在、其實木板不傾斜，問題也不大，因為實驗總是存在 誤差的誤差的BC 4、 有一只小老鼠離開洞穴沿直線前進，它有一只小老鼠離開洞穴沿直線前進，它的速度與到洞穴的距離成反比，當它行進的速度與到洞穴的距離成反比，當它行進到離洞穴距離為到離洞穴距離為d d1 1的甲處時速度為的甲處時速度為v v1 1，試求：，試求：（1 1）老鼠行進到離洞穴距離為）老鼠行進到離洞穴距離為d d2 2的乙處時速的乙處時速度度v v2 2多大？多大？（2 2）從甲處到乙處要用去多少時間？）從甲處到乙處要用去多少時間？ 體會圖象法在物理解題中的應用體會圖象法在物理解題中的應用 解析：（解析：（1）由老鼠的速度與到洞穴的距離成反）由老鼠的速度與到洞穴的距離成