2022-2023年高考物理一轮复习 实验：探究功与速度变化的关系

第六节　实验：探究功与速度变化的关系\n1．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．二、实验器材(针对课本P70“参考案例二”)木板、小车、橡皮筋、打点计时器、电源、纸带等．\n三、探究思路1．分析与猜测(1)通过研究重力做的功,我们确立了重力势能的表达式,通过分析弹力做的功,我们探究了弹性势能的表达式,那么,要研究动能的变化,也要从力做功开始．(2)物体在力的作用下通过一段位移时,力会对物体做功,物体的速度也会发生变化,所以二者之间存在联系．\n2．探究的思路(1)要探究功与物体速度变化的关系,就要改变力对物体做的功,测出力对物体做不同功时物体的速度．(2)为简化实验,可将物体初速度设置为零,利用如图7－6－1所示的装置进行实验,通过橡皮筋来对小车做功W,通过打点计时器打在纸带上的点测量小车获得的速度v,然后分析功W与速度v的关系．\n四、探究步骤1．按图7－6－1所示安装好实验仪器．2．第一次先用一条橡皮筋做实验,用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1,设此时橡皮筋弹力对小车做功为W,并将得到的数据记入表格．图7－6－1\n3．换用2条、3条、4条……同样规格的橡皮筋做实验,并将橡皮筋拉伸的长度都和第一次相同,测出v2、v3、v4……,橡皮筋对小车做功分别为2W、3W、4W……将数据计入表格．4．分析数据,尝试做W－v,W－v2等图象,探究W、v的关系．\n一、数据处理1．速度数值的获得：实验获得的是如图7－6－2所示的纸带,为探究橡皮筋弹力做功与小车速度的关系,需要测量的是弹力做功结束时小车的速度,即小车做匀速运动的速度．图7－6－2\n\n\n\n\n探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系,实验装置如图7－6－3所示,实验主要过程如下：图7－6－3对实验操作和方法的考查例1\n\nA．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…所采用的方法是选用同样的橡皮筋,并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致．当用1条橡皮筋进行实验时,橡皮筋对小车做的功为W,用2条、3条、…橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、…实验时,橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、…\nB．小车运动中会受到阻力,补偿的方法,可以使木板适当倾斜C．某同学在一次实验中,得到一条记录纸带．纸带上打出的点,两端密、中间疏．出现这种情况的原因,可能是没有使木板倾斜或倾角太小D．根据记录纸带上打出的点,求小车获得的速度的方法,是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算\n【精讲精析】由实验原理可知改变橡皮筋做功多少的办法是靠改变橡皮筋条数来实现的,A对,为使橡皮筋的拉力等于小车所受的合外力,通过使木板倾斜的方法平衡摩擦阻力,B对,若没有平衡或平衡摩擦力不足的话,就会出现橡皮筋拉力为零后,小车减速运动,打出的点逐渐变密,C对．外力做功后小车速度达到最大,表现为点间距最大且相对均匀,所以计算速度,应以最后一段点间距进行计算,D错．【答案】D\n如图7－6－4所示为某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验装置,图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行,这时,橡皮筋对小车做的功记为W.实验数据的处理例2图7－6－4\n当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致,每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．\n(1)在正确操作情况下,打在纸带上的点,并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的________部分进行测量(根据下图7－6－5所示的纸带回答)；图7－6－5\n(2)下面是本实验的数据记录表\n请运用表中测定的数据在图7－6－6所示的坐标系中作出相应的图象,得出正确结论．图7－6－6\n\n【答案】(1)GJ(只要取匀速部分均为正确)(2)如图7－6－7所示　结论见精讲精析图7－6－7\n【方法总结】当图象是直线时,比较容易确定各物理量间的函数关系,所以在本实验中对数据进行处理时,由所给数据可以看出W与v不是线性关系,W与v2为线性关系,作出W－v2图象即可．