7-6 實(shí)驗(yàn) 探究功與速度變化的關(guān)系 —人教版高中物理必修二學(xué)案

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1、導(dǎo)學(xué)案7-6　實(shí)驗(yàn):探究功與速度變化的關(guān)系（1課時(shí)） 班別： 姓名 學(xué)號(hào) 青春寄語(yǔ)：學(xué)習(xí)需要堅(jiān)持與勤奮，面對(duì)困難和困惑，我們應(yīng)該勇敢前行。 【核心素養(yǎng)】 1、領(lǐng)會(huì)探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，經(jīng)歷探究學(xué)習(xí)的情感體驗(yàn)過(guò)程。 2、知道用一根橡皮筋所做的功為“單位的功”。 3、理解小車做勻速運(yùn)動(dòng)階段測(cè)量速度比較合理。 4、能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，會(huì)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 5、理解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)尋找w與v的關(guān)系的方法。 【重點(diǎn)】學(xué)習(xí)探究功與速度變化關(guān)系的物理方法，并會(huì)利用圖象法處理數(shù)據(jù)。 【難點(diǎn)】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的

2、處理方法――圖象法。 【預(yù)習(xí)案】 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 2.實(shí)驗(yàn)原理： （1）實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，在砝碼和砝碼盤的質(zhì)量 小車質(zhì)量時(shí)，可認(rèn)為細(xì)繩的拉力就是砝碼及砝碼盤的重力（F繩=G砝碼及砝碼盤）； （2）平衡小車的摩擦力； （3）在砝碼盤中加放砝碼并釋放砝碼盤，小車將在砝碼盤對(duì)它的拉力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)．在紙帶記錄的物體運(yùn)動(dòng)的勻加速階段。選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶，在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D、E計(jì)數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度v，算出相應(yīng)位移合力做的功: W合=F繩S，通過(guò)作圖找出功與速度變

3、化的關(guān)系。 3.實(shí)驗(yàn)器材 長(zhǎng)木板(一端帶滑輪)、刻度尺、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、導(dǎo)線、電源、小車、細(xì)線、砝碼盤、砝碼、天平。 4.實(shí)驗(yàn)裝置 5.實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理 (1)用天平測(cè)出小車的質(zhì)量M，及砝碼、砝碼盤的總質(zhì)量m。把器材按圖裝置好．紙帶一段固定在小車上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔； (2)平衡摩擦力后把小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用手按住，先 ，再 ，讓它做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車到達(dá)定滑輪處時(shí)斷開電源； (3)取下紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到多條紙帶； (4)選取其中點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D

4、、E計(jì)數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度v，算出相應(yīng)位移合力做的功W合=F繩S； (5)通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作 或 圖象研究功與速度變化的關(guān)系。 6.誤差分析 1．沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過(guò)大或過(guò)小也會(huì)造成誤差； 2．利用打點(diǎn)的紙帶測(cè)量位移和計(jì)算小車的速度時(shí)，不準(zhǔn)確也會(huì)帶來(lái)誤差。 【探究案】 探究一： 如何平衡小車的摩擦力？ 例1.（多選）如圖所示，與小車相連、足夠長(zhǎng)且穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一條紙帶上的間距明顯不均勻，右端間距小，左端間距大，下面的分析和判斷正確的是(　 　) A． 若左端與小車相連，可能平衡摩擦力時(shí)，木

5、板傾斜度太大 B． 若右端與小車相連，可能平衡摩擦力時(shí)，木板傾斜度太大 C． 若左端與小車相連，可能小車有一定的初速度，實(shí)驗(yàn)前忘記平衡摩擦力或木板傾斜度太小 D． 若右端與小車相連，可能小車運(yùn)動(dòng)前忘記平衡摩擦力 探究二：如何計(jì)算小車的速度并通過(guò)圖象探究功與速度變化的關(guān)系? 例2.某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)采用如圖所示的裝置(實(shí)驗(yàn)中，小車碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到一條紙帶后，通過(guò)分析小車位移與速度變化的關(guān)系來(lái)研究合力對(duì)小車所做的功與速度變化的關(guān)系.圖6是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，點(diǎn)O為紙帶上的起始點(diǎn)，A，B，C是紙帶上的三個(gè)連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)點(diǎn)未畫出，

6、用刻度尺測(cè)得A，B，C到O的距離如圖所示.已知所用交變電源的頻率為50 Hz，則： (1)打B點(diǎn)時(shí)，小車的瞬時(shí)速度vB＝________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (2)實(shí)驗(yàn)中，該小組的同學(xué)畫出小車位移l與速度v的關(guān)系圖象如圖所示.根據(jù)該圖線形狀，某同學(xué)對(duì)W與v的關(guān)系作出的猜想，它們的關(guān)系可能正確的是________.(填寫選項(xiàng)字母代號(hào)) A.W∝v2 B.W∝v C.W∝ D.W∝v3 【訓(xùn)練案】 1.某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系，圖中小車中可放置砝碼，實(shí)驗(yàn)中，小車

7、碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz。 (1)實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下： ①在小車中放入砝碼，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車后端，用細(xì)線連接小車和鉤碼； ②將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，____________________，______________________，小車拖動(dòng)紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，__________________________； ③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)②的操作。 圖是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg、砝碼質(zhì)量為0.02 kg時(shí)得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A，B，C，D，E計(jì)數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O

8、的距離x及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度v，請(qǐng)將C點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果填在表中的相應(yīng)位置。 紙帶的測(cè)量結(jié)果： (3)本實(shí)驗(yàn)，若用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為了減小這種做法帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)采取的兩項(xiàng)措施是： ①______________________________________________； ②___________________

9、___________________________。 2.某學(xué)習(xí)小組做“探究功與物體速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，如圖，圖中小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W，當(dāng)用2條、3條、… 完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、…實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度保持一致，則橡皮筋對(duì)小車做的功分別為2W、3W、…每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出. (1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、交流電源和 ； (2)實(shí)驗(yàn)中，小車會(huì)受到摩擦阻力的作用，可使木板適當(dāng)傾斜平衡摩擦力，下面操作正確的是（ ） A．不系橡皮筋，放開小車，能夠自由下滑即可 B．不系橡皮筋，輕推小車，小車能夠勻速下滑即可 C．不系橡皮筋，放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可 D．不系橡皮筋，輕推拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可 參考答案 例題1：BC 例題2：（1）0.80,(2)A 【訓(xùn)練案】 1、（1）接通電源，釋放小車，關(guān)閉電源，（2）5.15，0.50，（3）平衡摩擦力，鉤碼總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車加砝碼的總質(zhì)量 2、（1）刻度尺,(2)D - 4 - / 4