《机械能及其守恒定律（探究功与物体速度变化的关系）》人教版必修高一物理精选PPT课件

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1、第七章 机械能及其守恒定律 高一物理课件精选（人教版必修2) 实验：探究功与物体速度变化的关系 专题7.6 复习 弹性势能 重力势能 动能 重力做功 弹力做功 外力做功速度 WGEP1EP2 WFEP1EP2 回顾与思考 重力做功 力对物体做功与物体的速度变化存在某种 等量关系？ 力引起了物体速 度的改变 重力势能变化 弹力做功弹性势能变化 猜想 力对物体做了功 问题与思考 1、什么是动动能？其大小与什么因素有关？ 2、何为为速度变变化？引起速度变变化的原因是什 么？ 3、力是引起速度变变化的原因,力能对对物体做 功,做功与速度变变化之间间有何关系 实验：探究做功与小车速度变化的关系 实验目的

2、：通过实验探究橡皮筋对小车做功与小车速度的关系 实验器材：橡皮筋、小车、木板、打点计时器、铁钉、刻度尺等 橡皮筋 小车 打点计时器 纸带 木板 铁钉 思考 如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦 力。 小车在运动过程中，有哪些力做功？ F阻F G F阻 FN 拉力和摩擦力做功 F F2 F1 把木板的一端垫高，使重力沿斜面 向下的力与摩擦力平衡 思考 小车在木板上运动的过程中，哪一阶段橡皮筋对小车做功？ 橡皮筋对小车拉力做的功能否 直接测量？ 橡皮筋的弹力是变力，且弹力与 伸长量的关系也不严格遵守胡克 定律 ，不容易计算。 ? ? ? C B A 橡皮筋被拉伸直到 恢复原长的过程中 怎

3、样设计实验 才能解决这一 问题? 解决方案 第一次用一条橡皮筋拉小车 第二次用两条完全相同的橡皮筋并联起 来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋 的伸长都和第一次的伸长量一样 做功W 做功2W 依次类推，并联三条、四条橡皮筋，且拉伸的长度都一样，做 的功为3W、4W 解决方案 皮筋做功W 速度变化V 之间的关系 思考: 小车在平衡摩擦力f之后，在皮筋弹力作用下 的运动性质如何？ AB CDE FG 思考 小车在木板上做什么性质的运动？ 先加速后匀速再减速 我们要取的速度是哪个阶段的速度？ 这个速度该如何测量？ 橡皮筋恢复原长时的速度。利用打点计时器 ，用橡皮筋恢复原长时的一段位移与所用时 间的比值

4、近似计算该点的瞬时速度 思考 每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？ 我们由问题一可以知道：为了使弹力功的大小 与橡皮筋的条数成正比，因此，每次拉长橡皮筋的 长度应该相等。 问题3 小车获得的速度怎样计算？ 由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由 纸带和打点计时器测出。而且测量小车的速度一 定是小车匀速运动时速度。即小车的末速度。 问题4 应该采用那些点距来计算小车的速度？ . . . . . . . . . 小车的运动情况： 变加速直线运动（加速度越来越小的加速运动） 匀速运动 减速运动 如图 ： 我们应该求小车匀速阶段的速度。 即：弹力做功刚完毕时小车的速度 实验过程 4、在上述实验中打出

5、的5 条纸带中，分别找出小车开始近似做匀速运动的点 ，并分别测出匀速运动时的速度v1 、v2 、v3 、v4 、v5 。 3、用2 条、3 条、4 条、5 条橡皮筋分别代替1 条橡皮筋重做实验，保证每 次释放小车的位置相同，即橡皮筋被拉长的长度相同。 1、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿 过打点计时器。将平板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至 轻推小车后使小车恰能在板上做匀速直线运动为止。 2、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记 下小车位置。接通打点计时器电源，释放小车。 ? ? C B A 数据记录 实验 次数 橡皮筋

6、 做的功 位移 l /m 时间间隔 t /s 匀速运动时的速度 v /(m/s) 1 2 3 4 5 4W W 2W 3W 5W . . . . . . . . . . 弹力做功刚完毕 时小车的速度 用什么方法处理 数据比较直观? 图象法处理数据 做W-v图 若为曲线 若为直线，则W与v成正比 做W-v2 图 若为曲线 若为直线，则W与v2成正比 做W-v3 图 为什么不做 W- 图? 1 v 数据处理 Wv /(m/s) 1 2 3 4 5 6 0.80 1.10 1.28 1.53 1.76 1.89 W-v图 00 为什么图象会通过原点? （电火花计时器） 数据处理 W-v2图 Wv2/

7、(m2s -2) 00 10.64 21.21 31.64 42.34 53.10 63.57 表明W与 v2 成正比 （电火花计时器） 注意事项 1、橡皮筋的选择 2、平衡摩擦力 3、误差分析 4、橡皮筋的条数 5、实验装置的选取 课堂练习 1、本节是一个探究性实验，探究的目的是 A、探究力与物体运动速度的关系 B、探究力与物体运动加速度的关系 C、探究力对物体做功与物体加速度变化的关系 D、探究力对物体做功与物体速度变化的关系 D 课堂练习 2、对橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的，我们可以巧妙地避开这个难题而不影响问题的解决，只需要测出每次 实验时橡皮筋对小车做的功是第一次的多少倍，使

8、用的方法是 A、用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次是s、2s、3s进行第1次、第2次、第3次实验时，力对物体 做的功就是W、2W、3W B、让小车通过相同的距离，第1次力为F、第2次力为2F、第3次力为3F实验时，力对小车做的功就是W、2W、 3W C、选用相同的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保持一致，当用1条、2条、3条同样的橡皮筋进行第1次、 第2次、第3次实验时，橡皮筋对物体做的功就是W、2W、3W D、利用弹簧秤测量对小车的拉力F，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离s，便可以求出每次实验中力对小车做的 功，可控制为W、2W、3W C 课堂练习 3、在本实验中，小车在运动

9、中会受到阻力作用，这样，在小车沿木板滑行的过程中，除橡 皮筋对其做功以外，还有阻力做功，这样便会给实验带来误差，我们在实验中想到的办 法是，使木板略微倾斜，对于木板的倾斜程度，下面说法正确的是 A、木板只要稍微倾斜一些即可，没有什么严格的要求 B、木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件：即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车 受到的阻力 C、如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动，这木板的倾斜程度是符合要求的 D、其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的 BC 课堂练习 4、 有一只小老鼠离开洞穴沿直线前进，它的速度与到洞穴的距离 成反比，当它行进到离洞穴距离为d1的甲处时速度为

10、v1，试求： （1）老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度v2多大？ （2）从甲处到乙处要用去多少时间？ 课堂练习 解析：（1）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，得v2 d2 = v1d1 所以老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度v2 = d1v1/d2 （2）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，作出图象，如图所示 由图线下方的面积代表的物理意义可知，从d1到d2的“梯形面积”就等于 从甲处到乙处所用的时间，易得 实验回顾 1 1、长长长长木板，两木板，两侧侧侧侧适当的适当的对对对对称位置称位置钉钉钉钉两个两个铁钉 铁钉铁钉铁钉 2 2、小、小车车车车（前面（前面带带带带小小钩钩钩钩） 3 3

11、、砝、砝码码码码（应该应该应该应该 使小使小车车车车的的质质质质量大些）量大些） 4 4、5 56 6条等条等长长长长的橡皮筋的橡皮筋 5 5、打点、打点计时计时计时计时 器及器及纸带纸带纸带纸带 6 6、学生、学生电电电电源及源及导线导线导线导线 7 7、刻度尺、刻度尺 本节实验需要的器材有： 操作技巧 1、小车在木板上运动时会受到阻力，可以采用什么方法进行补 偿？ 2、测量橡皮筋拉力做功时利用倍数关系巧妙地避开直接测量变 力做功的问题（但必须注意实验时，每次拉长橡皮筋的长度 应该相等。 3、纸带上的点距并不都是均匀的，应该采用那些点距来计算小 车的速度？为什么？ 学生分组实验，并思考下面的

12、问题： 误差分析 误差是不可避免的，但我们可以尽量减少它。我们需要注意： 1、准备备橡皮筋 市售的橡皮筋规格不满足实验要求，而且用至4根以上时弹力 过大，使打出的纸带点数过少，以致找不出小车在不受弹力做匀 速时所打出的点。可以选择服装中使用的多股橡皮筋的松紧带， 外形有带状和圆柱状。 2、实验时实验时 可用6根橡皮筋，打出6条纸带纸带 ，连连同O点可以有 7个点，在描绘绘曲线时线时 比较较容易判断曲线线的性质质。 误差分析 误差是不可避免的，但我们可以尽量减少它。我们需要注意： 3、在长长木板上，小车车、铁钉铁钉 、打点计时计时 器的位置应调应调 整适当，以保证证打在纸带纸带 上的点便于处处理

13、，求出小车车运 动动的速度。 4、平衡摩擦力时时，可使木板略微倾倾斜，作为补偿为补偿 。 误差分析 误差是不可避免的，但我们可以尽量减少它。我们需要注意： 5、小车车的质质量较较小，当用多条橡皮筋时时，打出的点过过少，应应改用质质 量稍大的小车车（或可加砝码码），以保证证打出的点便于处处理。 6、纸带纸带 上的点并不是均匀的，应该选应该选 用点迹均匀的部分来确定小 车车的速度。 实验小结 实验目标 ： 探究功与速度变化的关系 实验器材 ： 长木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器、橡皮 筋、电源、导线、刻度尺、木板 注意事项： 1橡皮筋的选择 2平衡摩擦力 3误差分析 4橡皮筋的条数 5实验装置的选取 实验目的 1. 通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系 2. 体会探究的过程和所用的方法 我们将用实验的方法来探究： 探究思路 1、探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？ 2、每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？ 3、小车获得的速度怎样计算？ 4、实验完毕后，我们用什么方法分析橡皮筋对小车作的功和小车速度的关系？