探究功與物體速度的關(guān)系

§6探究功與物體速度的關(guān)系【問(wèn)題提出】我們知道功是能量轉(zhuǎn)化的量度，物體的能量有多種形式，我們首先考慮物體的機(jī)械能，機(jī)械能包括___________和__________。影響物體的動(dòng)能的因素有__________和____________。在物體的質(zhì)量一定時(shí)物體的速度越大，物體的動(dòng)能就越大，那么探究力做功與物體動(dòng)能的關(guān)系之前我們必須首先明白功與物體速度的關(guān)系?！静孪肱c假設(shè)】力對(duì)物體做與速度有什么樣的關(guān)系呢？你的猜想是______________________________________________________________________________________________?！緦?shí)驗(yàn)探究】1．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄苛?duì)物體所做的功與物體速度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)原理：我們需要測(cè)量出力對(duì)物體做功W和物體相應(yīng)的速度v，然后通過(guò)數(shù)據(jù)處理與分析來(lái)尋找其間關(guān)系，從而驗(yàn)證我們的猜想與假設(shè)，并對(duì)猜想與假設(shè)進(jìn)行修正。為了方便，我們可以測(cè)量物體做功W、2W、3W、……、nW，并相應(yīng)地測(cè)量出物體對(duì)應(yīng)的速度v1、v2、v3、……、vn，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。實(shí)驗(yàn)器材：長(zhǎng)木板、相同橡皮條若干、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小木塊、刻度尺、電源、釘子等。實(shí)驗(yàn)裝置：如圖所示。2．實(shí)驗(yàn)過(guò)程與實(shí)驗(yàn)步驟：a．按圖示裝置好實(shí)驗(yàn)器材。b．平衡摩擦力。問(wèn)題：平衡摩擦力的目的?c．用一條橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，把橡皮筋拉伸到一定長(zhǎng)度，理清紙帶，接能電源，將小車由靜止開始釋放。問(wèn)題：當(dāng)橡皮筋處于自由狀后物體做什么運(yùn)動(dòng)？d．換用紙帶，改用2條、3條、4條、5條、6條、7條相同橡皮筋，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋的拉伸相同長(zhǎng)度。問(wèn)題：橡皮筋拉伸相同長(zhǎng)度的目的是什么？為什么？e．將上述七條紙進(jìn)行測(cè)量，并計(jì)算物體的速度v。問(wèn)題：計(jì)算物體速度時(shí)，取紙帶哪一部分進(jìn)行測(cè)量？為什么？f．?dāng)?shù)據(jù)記錄：W/J0W2W3W4W5W6W7Wv/m·s－12．?dāng)?shù)據(jù)處理：某組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：W/J0W02W03W04W05W06W07W0v/m·s－1作出W—v圖象：作出W—v圖象作出W—v2圖象：作出W—v2圖象【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】__________________________________________________________?！咀鲆蛔觥坷秒娮颖砀裉幚韺?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：利用計(jì)算機(jī)常用的數(shù)表軟件可以迅速而又準(zhǔn)確地根據(jù)表中的數(shù)據(jù)作出W—v、W—v2等圖象，甚至能夠?qū)懗鰣D象所代表的公式。例如可以利用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在Excel工作簿中某一行單元格中輸入幾次測(cè)量的速度數(shù)據(jù)，在相鄰的行中輸入對(duì)應(yīng)的功。用鼠標(biāo)選中這些數(shù)據(jù)，按照“圖表向?qū)А钡奶崾揪湍芤徊揭徊降氐玫剿嫷膱D象。注意：操作過(guò)程會(huì)出現(xiàn)“添加趨勢(shì)線”對(duì)話框，其中“類型”標(biāo)簽中有幾種可選擇的函數(shù)。由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)明顯地不分布在一條直線上，所以應(yīng)該逐次嘗試二次函數(shù)、三次函數(shù)等類型，然后通過(guò)觀察圖形形狀來(lái)總結(jié)歸結(jié)出相應(yīng)的物理規(guī)律。同學(xué)們?cè)谡n余時(shí)間嘗試可以嘗試?yán)眠@種方法來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。我們將上列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用這種方法作圖如下：表一W—v圖象表二W—v2圖象【典型問(wèn)題探究】〖例1〗關(guān)于探究功與物體速度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中正確的是（）A．每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小物體做功的具體數(shù)值B．每次實(shí)驗(yàn)必須保持橡皮筋拉伸量相等C．放置小物體的長(zhǎng)木板應(yīng)當(dāng)盡量保持水平D．計(jì)算小物體的速度時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇紙加速階段所打的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，然后利用平均速度來(lái)替代瞬時(shí)速度〖例2〗在探究功與物體速度的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，小車在運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力作用，這樣，在小車沿木板滑行的過(guò)程中，除橡皮筋對(duì)其做功以外，還有阻力做功，這樣便會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)誤差，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中想到的辦法是，使木板略微傾斜，對(duì)于木板的傾斜程度，下面說(shuō)法正確的是（）A．木板只要稍微傾斜一些即可，沒(méi)有什么嚴(yán)格的要求B．木板的傾斜程度在理論上應(yīng)滿足下列條件：即重力使物體沿斜面下滑的分力應(yīng)等于小車受到的阻力C．如果小車不受拉力時(shí)在滑行的木板上能做勻速運(yùn)動(dòng)，這木板的傾斜程度是符合要求的D．其實(shí)木板不傾斜，問(wèn)題也不大，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)總是存在誤差的【思維訓(xùn)練】化曲為直有一只小