5.6 探究功与物体速度变化的关系探究功与物体速度变化的关系重力势能重力势能弹性势能弹性势能重重 力力 做做 功功弹簧弹力做功弹簧弹力做功动动 能能合外力对物体做功合外力对物体做功 物体的动能与它的速度是密切相关物体的动能与它的速度是密切相关 速度的变化又与它的受力有关速度的变化又与它的受力有关 所以，我们首先来探究：所以，我们首先来探究： 力对物体做功与物体速度变化的关系力对物体做功与物体速度变化的关系 木板、小车、橡皮筋木板、小车、橡皮筋(若干）、打点若干）、打点计时器、电源、纸带、钉子计时器、电源、纸带、钉子2枚枚 探究的器材探究的器材探探 究的究的 思思 路路1、测量橡皮筋对小车做的功、测量橡皮筋对小车做的功W 2、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v 3、数据处理，寻找、数据处理，寻找W与与v的关系的关系探究的技巧探究的技巧1、测量橡皮筋对小车做的功、测量橡皮筋对小车做的功W 问题问题a：橡皮筋对小车做的功如何测量？：橡皮筋对小车做的功如何测量？ F为变力，做的功很难测量。为变力，做的功很难测量。 问题问题b：探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋：探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋 做功的具体数值？做功的具体数值？ 措施：措施： 设法让橡皮筋每次对小车做的功分别为设法让橡皮筋每次对小车做的功分别为 W、2W、3W 问题问题c：每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要：每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要 求？求？ 不需要不需要相同相同探究的技巧探究的技巧 小车在木板上运动时会受到阻力，可以采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？用什么方法进行补偿？ 使木板稍微倾斜，用重力的分力（下滑力）使木板稍微倾斜，用重力的分力（下滑力）来平衡小车运动过程中受到的阻力。来平衡小车运动过程中受到的阻力。 探究的技巧探究的技巧2、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度、测量由于橡皮筋做功而使小车获得的速度v 问题问题：如何测量小车的速度？：如何测量小车的速度？ 利用打点计时器打出的纸带利用打点计时器打出的纸带 问题问题：纸带上打出的点并不都是均匀的，：纸带上打出的点并不都是均匀的， 应该采用那些点来计算小车的速度？应该采用那些点来计算小车的速度？ 为什么？为什么？ 取点迹清晰且间距均匀的部分取点迹清晰且间距均匀的部分 例例: 为研究功与物体速度变化的关系，在某次为研究功与物体速度变化的关系，在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带实验中某同学得到了如图所示的一条纸带,（1）应选哪些点间距进行测量？）应选哪些点间距进行测量？（2）怎样根据测得的数据进行确定小车的速度）怎样根据测得的数据进行确定小车的速度？ . . . . . . . . A B C D E F G （1）选用）选用DE段段 （2）V=LDE / tDE探究技巧探究技巧 3、数据处理，寻找、数据处理，寻找W与与v的关系的关系 问题问题：如何找到功与速度的关系？：如何找到功与速度的关系？ 方法一：计算法方法一：计算法 方法二：图像法方法二：图像法 比较麻烦比较麻烦简便直观，可以减少偶然简便直观，可以减少偶然误差误差画画Wv图像图像画画Wv2图像图像结结 论论弹簧弹力对小车做的功与速度的平方成正比弹簧弹力对小车做的功与速度的平方成正比注：这里的弹力就是物体受到的合外力注：这里的弹力就是物体受到的合外力 因为小车从静止开始运动，初速度为零，因为小车从静止开始运动，初速度为零，末速度就是小车速度的变化。末速度就是小车速度的变化。拓展：如果小车的初速度不为零，功与速度之拓展：如果小车的初速度不为零，功与速度之 间应该有什么样的关系？间应该有什么样的关系？参考实验步骤参考实验步骤1、按图装好实验器材，把木板稍微倾斜，平衡阻力、按图装好实验器材，把木板稍微倾斜，平衡阻力2、先用一条橡皮筋做实验，把橡皮筋拉长到一定的位、先用一条橡皮筋做实验，把橡皮筋拉长到一定的位置，理好纸带，接通电源，释放小车。置，理好纸带，接通电源，释放小车。3、换用纸带，改用、换用纸带，改用2条、条、3条条同同样的橡皮筋的橡皮筋进行行实验，保持每次，保持每次实验中橡皮筋拉中橡皮筋拉长的的长度相同。度相同。4 4、由、由纸带算出小算出小车获得的速度，把小得的速度，把小车第一次第一次获得的得的功功计为W W，第，第2 2次，第次，第3 3次次计为2W2W，3W 3W 5 5、对测量数据量数据进行估算，大致判断两个量可能的关系，行估算，大致判断两个量可能的关系，然后以然后以W W为纵坐坐标，v v，v v2 2（或其它）（或其它）为横坐横坐标作作图。课堂练习课堂练习1、本节是一个探究性实验，探究的目的是、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、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、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、探究力对物体做功与物体加速度变化的关系系D、探究力对物体做功与物体速度变化的关系、探究力对物体做功与物体速度变化的关系D课堂练习课堂练习2、对橡皮筋做的功来说，直接测量是有困难的，我们可以、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，使用的次实验时橡皮筋对小车做的功是第一次的多少倍，使用的方法是方法是A、用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次是、用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次是s、2s、3s进行第进行第1 1次、第次、第2 2次、第次、第3 3次次实验时，力对物体实验时，力对物体做的功就是做的功就是W W、2W2W、3W 3W B B、让小车通过相同的距离，第、让小车通过相同的距离，第1 1次力为次力为F F、第、第2 2次力为次力为2F2F、第、第3 3次力为次力为3F3F实验时，力对小车做的功就是实验时，力对小车做的功就是W W、2W2W、3W 3W C C、选用相同的橡皮筋，在实验中每次橡皮筋拉伸的长度保、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，当用持一致，当用1 1条、条、2 2条、条、3 3条条同样的橡皮筋进行第同样的橡皮筋进行第1 1次、次、第第2 2次、第次、第3 3次次实验时，橡皮筋对物体做的功就是实验时，橡皮筋对物体做的功就是W W、2W2W、3W 3W D D、利用弹簧秤测量对小车的拉力、利用弹簧秤测量对小车的拉力F F，利用直尺测量小车在力，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离作用下移动的距离s s，便可以求出每次实验中力对小车做，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为的功，可控制为W W、2W2W、3W 3W C课堂练习课堂练习3、在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用，这样，、在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用，这样，在小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功以外，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、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、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，、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、其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的误差的BC课堂练习课堂练习 4、 有一只小老鼠离开洞穴沿直线前进，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，当它的速度与到洞穴的距离成反比，当它行进到离洞穴距离为它行进到离洞穴距离为d d1 1的甲处时速度的甲处时速度为为v v1 1，试求：，试求：（1 1）老鼠行进到离洞穴距离为）老鼠行进到离洞穴距离为d d2 2的乙处的乙处时速度时速度v v2 2多大？多大？（2 2）从甲处到乙处要用去多少时间？）从甲处到乙处要用去多少时间？ 体会图象法在物理解题中的应用体会图象法在物理解题中的应用v解析：（解析：（1）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，得得v2 d2 = v1d1v所以老鼠行进到离洞穴距离为所以老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度的乙处时速度v2 = d1v1/d2v（2）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，作出）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，作出图象，如图所示图象，如图所示v由图线下方的面积代表的物理意义可知，从由图线下方的面积代表的物理意义可知，从d1到到d2的的“梯形面积梯形面积”就等于从甲处到乙处所用的时就等于从甲处到乙处所用的时间，易得间，易得