1、第第5 5課時實驗一課時實驗一: :探究功與速度變化探究功與速度變化的關系的關系 實驗基礎實驗基礎熱點透析熱點透析實驗創新實驗創新素能提升素能提升實驗基礎實驗基礎 固本求源固本求源 提高技能提高技能原理與操作原理與操作處理與分析處理與分析一、數據處理一、數據處理1.1.利用利用“勻變速直線運動中勻變速直線運動中, ,某段時間內的平均速度等于該某段時間內的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度段時間中間時刻的瞬時速度”計算紙帶上選定的點對應的速計算紙帶上選定的點對應的速度度, ,測出小車某兩計數點的位移測出小車某兩計數點的位移, ,計算拉力在該過程中對小車計算拉力在該過程中對小車做的功做的功W

2、W和小車動能的變化量和小車動能的變化量EEk k. .2.2.比較各次實驗中拉力做的功和物體動能變化的數值比較各次實驗中拉力做的功和物體動能變化的數值, ,從而從而得到外力對物體做的功和物體動能變化的關系得到外力對物體做的功和物體動能變化的關系. .二、誤差分析二、誤差分析實驗中我們把拉力對小車做的功與砝碼和小盤總重力所做的功實驗中我們把拉力對小車做的功與砝碼和小盤總重力所做的功認為是一樣的認為是一樣的, ,但實際上二者并不相同但實際上二者并不相同, ,這是因為砝碼和小盤的這是因為砝碼和小盤的總重力與繩的拉力是不一樣的總重力與繩的拉力是不一樣的. .在在m mM M時時, ,細繩的拉力近似等于

3、砝碼和小盤的總重力細繩的拉力近似等于砝碼和小盤的總重力, ,誤差較誤差較小小;m;m越大越大, ,誤差越大誤差越大. .因此實驗中應使小車的質量遠大于砝碼和因此實驗中應使小車的質量遠大于砝碼和小盤的總質量小盤的總質量. .三、注意事項三、注意事項1.1.平衡摩擦力平衡摩擦力. .由于我們用繩的拉力確定對小車做的功由于我們用繩的拉力確定對小車做的功, ,因此應因此應設法排除其他力的影響設法排除其他力的影響, ,實際操作中是采用把木板的一端墊高實際操作中是采用把木板的一端墊高, ,用小車重力的分力和阻力平衡的方法來消除阻力的影響用小車重力的分力和阻力平衡的方法來消除阻力的影響. .2.2.盡量減小

4、小車的加速度盡量減小小車的加速度. .因為砝碼和小盤拉著小車加速運動因為砝碼和小盤拉著小車加速運動時時, ,砝碼和小盤處于失重狀態砝碼和小盤處于失重狀態, ,小車受到的拉力小于砝碼和小盤小車受到的拉力小于砝碼和小盤的總重力的總重力. .為減小這一系統誤差為減小這一系統誤差, ,應使小車的加速度盡量小應使小車的加速度盡量小, ,也也就是實驗中必須滿足砝碼和小盤的總質量遠小于小車的質量就是實驗中必須滿足砝碼和小盤的總質量遠小于小車的質量. .四、創新改進四、創新改進傳感器在實驗中的應用傳感器在實驗中的應用隨著科學技術的進步隨著科學技術的進步, ,信息技術與我們的學習生活緊密相關信息技術與我們的學習

5、生活緊密相關, ,融入到我們生活各個方面融入到我們生活各個方面. .同樣同樣, ,信息技術也深入到我們的物信息技術也深入到我們的物理實驗中理實驗中, ,我們可以借助于計算機進行數據的處理與采集我們可以借助于計算機進行數據的處理與采集, ,可可以使我們的物理實驗更加便捷與高效以使我們的物理實驗更加便捷與高效. .在本實驗中在本實驗中, ,我們可以應用位移傳感器測位移我們可以應用位移傳感器測位移, ,應用力傳感器應用力傳感器測細繩拉力測細繩拉力, ,應用光電傳感器測速度等應用光電傳感器測速度等. .熱點透析熱點透析 追蹤熱點追蹤熱點 拓寬思路拓寬思路實驗原理及誤差分析實驗原理及誤差分析 熱點一熱點

6、一【例【例1 1】 (2014(2014天津理綜天津理綜) )某同學把附有滑輪的長木板平放在某同學把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上實驗桌上, ,將細繩一端拴在小車上將細繩一端拴在小車上, ,另一端繞過定滑輪另一端繞過定滑輪, ,掛上掛上適當的鉤碼適當的鉤碼, ,使小車在鉤碼的牽引下運動使小車在鉤碼的牽引下運動, ,以此定量探究繩拉以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關系力做功與小車動能變化的關系. .此外還準備了打點計時器及此外還準備了打點計時器及配套的電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊等配套的電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊等. .組裝的實驗組裝的實驗裝置如圖所示裝置如圖所示. .(1)(1

7、)若要完成該實驗若要完成該實驗, ,必需的實驗器材還有哪些必需的實驗器材還有哪些 .(2)(2)實驗開始時實驗開始時, ,他先調節木板上定滑輪的高度他先調節木板上定滑輪的高度, ,使牽引小車的細繩與使牽引小車的細繩與木板平行木板平行. .他這樣做的目的是下列的哪個他這樣做的目的是下列的哪個( (填字母代號填字母代號).).A.A.避免小車在運動過程中發生抖動避免小車在運動過程中發生抖動B.B.可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰C.C.可以保證小車最終能夠實現勻速直線運動可以保證小車最終能夠實現勻速直線運動D.D.可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力可

8、在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力(3)(3)平衡摩擦力后平衡摩擦力后, ,當他用多個鉤碼牽引小車時當他用多個鉤碼牽引小車時, ,發現小車運動過快發現小車運動過快, ,致使打出的紙帶上點數較少致使打出的紙帶上點數較少, ,難以選到合適的點計算小車速度難以選到合適的點計算小車速度. .在保在保證所掛鉤碼數目不變的條件下證所掛鉤碼數目不變的條件下, ,請你利用本實驗的器材提出一個解決請你利用本實驗的器材提出一個解決方法方法: : .(4)(4)他將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功他將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功, ,經多次實驗發現經多次實驗發現拉力做功總是要比小車動能增量大一些拉力做功總

9、是要比小車動能增量大一些. .這一情況可能是下列這一情況可能是下列哪些原因造成的哪些原因造成的( (填字母代號填字母代號).).A.A.在接通電源的同時釋放了小車在接通電源的同時釋放了小車B.B.小車釋放時離打點計時器太近小車釋放時離打點計時器太近C.C.阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D.D.鉤碼做勻加速運動鉤碼做勻加速運動, ,鉤碼重力大于細繩拉力鉤碼重力大于細繩拉力思路點撥思路點撥: : (1)(1)根據該實驗的實驗原理和數據的處理方法根據該實驗的實驗原理和數據的處理方法, ,確定確定所需的實驗器材所需的實驗器材. .(2)(2)小車運

10、動過快小車運動過快, ,說明其加速度偏大說明其加速度偏大, ,在牽引力不變的前提下在牽引力不變的前提下可適當增加小車質量可適當增加小車質量. .解析解析: : (1)(1)本實驗是探究外力所做的功是否等于物體動能的變化本實驗是探究外力所做的功是否等于物體動能的變化, ,因此需要因此需要通過研究紙帶來研究小車的速度通過研究紙帶來研究小車的速度, ,利用天平測量小車的質量利用天平測量小車的質量, ,利用砝碼的重利用砝碼的重力代替小車所受的合力力代替小車所受的合力, ,所以需要刻度尺、天平所以需要刻度尺、天平( (帶砝碼帶砝碼).).(2)(2)實驗過程中實驗過程中, ,調節細繩與木板平行調節細繩與

11、木板平行, ,目的是使細繩的拉力沿小車位移的方目的是使細繩的拉力沿小車位移的方向向, ,此拉力等于小車受的合力此拉力等于小車受的合力, ,故選項故選項A A、B B、C C錯誤錯誤,D,D正確正確. .(3)(3)平衡摩擦力后平衡摩擦力后, ,當他用多個鉤碼牽引小車時當他用多個鉤碼牽引小車時, ,發現小車運動過快發現小車運動過快, ,即小車即小車的加速度大的加速度大, ,所以應減小小車的加速度所以應減小小車的加速度, ,可適當增大小車的質量可適當增大小車的質量, ,即在小車上即在小車上加適量的砝碼加適量的砝碼. .(4)(4)將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功

12、, ,經多次實驗發現拉力做功總是經多次實驗發現拉力做功總是要比小車動能增量大一些要比小車動能增量大一些, ,可能是由于功的計算數值偏大可能是由于功的計算數值偏大, ,即拉力小于重力即拉力小于重力, ,也可能總功偏小也可能總功偏小, ,即需要克服摩擦力做功即需要克服摩擦力做功, ,由此可知由此可知, ,選項選項C C、D D正確正確. .答案答案: : (1) (1)刻度尺、天平刻度尺、天平( (帶砝碼帶砝碼) )(2)D(2)D(3)(3)可在小車上加適量的砝碼可在小車上加適量的砝碼( (或鉤碼或鉤碼) )(4)CD(4)CD方法總結方法總結 (1)(1)正確理解實驗原理正確理解實驗原理, ,

13、不同實驗方法測量的量不同不同實驗方法測量的量不同, ,但均是對但均是對比外力做功與動能變化的數值比外力做功與動能變化的數值. .(2)(2)要善于將類似實驗方法進行遷移要善于將類似實驗方法進行遷移, ,如本實驗中如本實驗中“將鉤碼重力將鉤碼重力做的功當作細繩拉力做的功做的功當作細繩拉力做的功”與驗證牛頓第二定律中鉤碼重力、與驗證牛頓第二定律中鉤碼重力、拉力類似拉力類似. .解決解決“探究動能定理探究動能定理”實驗時注意以下幾點實驗時注意以下幾點實驗數據處理實驗數據處理 熱點二熱點二方法總結方法總結 應用圖象處理數據的方法應用圖象處理數據的方法應用圖象進行數據處理時應用圖象進行數據處理時, ,要

14、充分研究實驗原理與過程要充分研究實驗原理與過程, ,將實驗將實驗中的相關數據通過恰當的圖象體現出來中的相關數據通過恰當的圖象體現出來, ,然后利用相關的規律確然后利用相關的規律確定圖線斜率、截距的物理意義定圖線斜率、截距的物理意義. .實驗創新實驗創新 瞻新動向瞻新動向 探新類題探新類題傳感器在實驗中的應用傳感器在實驗中的應用在探究動能定理的實驗中在探究動能定理的實驗中, ,應用速度傳感器測出實驗中物體的應用速度傳感器測出實驗中物體的速度速度, ,從而測出物體的動能從而測出物體的動能, ,可以避免應用打點計時器測速度可以避免應用打點計時器測速度造成的較大的誤差造成的較大的誤差; ;應用力傳感器

15、測出實驗中拉動小物塊的力應用力傳感器測出實驗中拉動小物塊的力, , 并借助于計算機求出拉力做的功并借助于計算機求出拉力做的功, ,從而驗證功與動能的關系從而驗證功與動能的關系. .命題創新命題創新素能提升素能提升 模擬實驗模擬實驗 操作演練操作演練D D (2)(2)根據你所作的圖像根據你所作的圖像, ,你認為滑塊滑行的最大距離你認為滑塊滑行的最大距離x x與滑塊初速與滑塊初速度平方度平方v v2 2的關系是的關系是 .解析解析: : (1) (1)電火花計時器的工作電壓是電火花計時器的工作電壓是220 V220 V的交流電的交流電. .(2)(2)處理實驗數據時需要測量兩計時點間的距離處理實驗數據時需要測量兩計時點間的距離, ,因此還需要的