2013-2014学年高中物理(人教版)必修二提分训练 7.6 实验探究功与速度变化的关系 Word版含解析

§5.6探究功与物体速度变化的关系
教学目标：
1、知识目标：
（1）、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。

（2）、学习利用物理图象探究功与物体速度变化的关系。

2、情感、态度、价值观目标：
通过用纸带与打点计时器来探究功与速度的关系，体验知识的探究过程和物理学的研究方法。

3、技能目标：
通过实验探究，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。

教学重点、难点：
1、学习探究功与速度变化关系的物理方法，并会利用图象法处理数据。

2、实验数据的处理方法――图象法。

课时设计：新授课（1课时）
教学方法：实验观察法、图象法、迁移法。

教学媒体：长木板，橡皮筋（若干），小车，打点计时器（带纸带、复写纸等）、计算机。

教学过程：
板书设计：5．6探究功与物体速度变化的关系
实验目标：探究功与速度变化的关系．
仪器及器材：长木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器(带纸带、复写纸等)、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
教学反思：
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。

学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

专题7.6 实验：探究功与速度变化的关系1．探究力对原来静止的小车做的功与小车获得速度的关系的实验装置如图所示。

下列说法正确的是A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值WB．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值WC．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度vD．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均v【答案】AC【名师点睛】本题考查了实验原理、实验注意事项、实验数据处理，掌握实验原理、应用动能定理即可正确解题，平时学习时要注意基础知识的学习与掌握。

2．如图所示为“探究功与速度变化的关系”实验装置，让小车在橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，思考该探究方案并回答下列问题。

（1）实验操作中需平衡小车受到的摩擦力，其最根本的目的是A．防止小车不能被橡皮筋拉动B．保证橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功C．便于小车获得较大的弹射速度D．防止纸带上打点不清楚（2）实验中甲、乙两同学用两种不同的方法来实现橡皮筋对小车做功的变化。

甲同学：把多条相同的橡皮筋并在一起，并把小车拉到相同位置释放；乙同学：通过改变橡皮筋的形变量来实现做功的变化。

你认为 （填“甲”或“乙”）同学的方法可行，原因是：__________ 。

【答案】（1）B ；（2）甲；甲同学方法便于确定各次弹力做功倍数关系；【名师点睛】实验题首先要弄清楚实验原理是什么，在明确实验原理的情况下去记忆实验器材，实验步骤，注意事项，数据处理等方面的问题会起到事半功倍的效果.3． (1)某同学想通过物块在斜面上运动的实验探究“合外力做功和物体速度变化的关系”.实验开始前，他们提出了以下几种猜想：①W ∝W v ∝，③2W v ∝．他们的实验装置如图题13(1)甲图所示，PQ 为一块倾斜放置的木板，在Q 处固定一个速度传感器（用来测量物体每次通过Q 点时的速度），每次实验，物体从不同初始位置处由静止释放．同学们设计了以下表格来记录实验数据．其中L 1、L 2、L 3、L 4……代表物体分别从不同初始位置到速度传感器的距离，v 1、v 2、v 3、v 4……表示物体每次通过Q 点的速度．他们根据实验数据绘制了如题13(1)乙图所示的L -v 图象，并得出结论2W v ∝．他们的做法不合适之处在于 ；在此实验中，木板与物体间摩擦力的大小 （填“会”或“不会”）影响探究出的结果．【答案】应进一步绘制2L v -图象 ；不会【解析】采用表格方法记录数据，合理绘制的L -v 图象是曲线，不能得出结论2W v ∝．为了更直观地看出L 和v 的变化关系，应该绘制2L v -图象．重力和摩擦力的总功W 也与距离L 成正比，因此不会影响探究的结果．【名师点睛】通过实验数据列表、描点、作图从而探究出问题的结论．值得注意的是：由于合外力恒定，因此合外力做的功与发生的位移是成正比．故可先探究位移与速度变化有何关系．题13(1)甲图 题13(1)乙图4．在“探究功与物体速度变化的关系”实验中。

（精心整理，诚意制作）6.实验:探究功与速度变化的关系一、选择题1.如图所示,在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中,关于橡皮筋做的功,下列说法中正确的是()A.橡皮筋做的功可以直接测量B.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加C.橡皮筋在小车运动的全程中始终做功D.把橡皮筋拉伸为原来的两倍,橡皮筋做功也增加为原来的两倍解析:橡皮筋做的功等于橡皮筋所释放的弹性势能,但无法直接测量,橡皮筋的条数成倍增加,弹性势能也会成倍增加,即做功成倍增加,但橡皮筋只是在释放弹性势能的一段时间内才做功,故A、C错,B对。

橡皮筋的弹性势能与形变量的平方成正比,当拉伸为原来的两倍时,橡皮筋的做功变为原来的4倍,故D错。

答案:B二、非选择题2.用如图所示的装置探究功与物体速度变化的关系。

实验时,先适当垫高木板,然后由静止释放小车,小车在橡皮筋弹力的作用下被弹出,沿木板滑行。

小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带,记录运动情况。

观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀,后面部分点迹比较均匀,回答下列问题:(1)适当垫高木板是为了。

(2)通过纸带求小车速度时,应使用纸带的(选填“全部”“前面部分”或“后面部分”)。

(3)若实验作了n次,所用橡皮筋分别为1根、2根、…n根,通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2、…v n,用W表示橡皮筋对小车所做的功,作出的W v2图线是一条过坐标原点的直线,这说明W与v的关系是。

答案:(1)平衡摩擦力(2)后面部分(3)W与速度v的平方成正比3.“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图所示,当小车在两条橡皮筋的作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为W0。

当用4条、6条、8条、…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次、…实验时,橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0、…,每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出。

(1)关于该实验,下列说法正确的是()A.打点计时器可以用直流电源供电,电压为4~6VB.实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等C.每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出D.利用每次测出的小车最大速度v max和橡皮筋做的功W,依次作出W v max、W、W、W2v max、W3v max、…的图象,得出合力做功与物体速度变化的关系。

第七章机械能守恒定律第6节实验：探究功与速度变化的关系(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(本题共20小题，每小题4分，共80分．有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．（6分）在探究功与速度变化的关系的实验中，某实验研究小组的实验装置如图甲所示．木块从A点静止释放后，在一根弹簧作用下弹出，沿足够长的木板运动到B1点停下，记录此过程中弹簧对木块做的功为W1．O点为弹簧原长时所处的位置，测得OB1的距离为L1．再用完全相同的2根、3根…弹簧并在一起进行第2次、第3次…实验并记录2W1，3W1…及相应的L2、L3…数据，用W﹣L图象处理数据，回答下列问题：（1）如图乙是根据实验数据描绘的W﹣L图象，图线不过原点的原因是_____；（2）由图线得木块从A到O过程中摩擦力做的功是W1=____；（3）W﹣L图象斜率的物理意义是_____．2．（12分）如图所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。

利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。

(1)打点计时器使用的电源是_________（选填选项前的字母）；A．直流电源B．交流电源(2)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确的操作方法是_________（选填选项前的字母）；A．把长木板右端垫高B．改变小车的质量在不挂重物且_________（选填选项前的字母）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响；A．计时器不打点B．计时器打点(3)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为О。

在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T。

测得A、B、C……各点到O 点的距离为1x、2x、3x……，如图所示：实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg。

专题7.6 实验：探究功与速度变化的关系一、实验题〔共6大题，每题10分，共60分。

〕1．〔1〕实验小组用如下列图的装置“探究功与物体速度变化的关系〞，某同学分别取1条、2条、3条…同样的橡皮筋进展第1次、第2次、第3次…实验，每次每根橡皮筋拉伸的长度都保持一致，如此每次橡皮筋对小车做的功记作W0、2W0、3W0…，如下说法正确的答案是_____________A．为减小实验误差，长木板应水平放置B．通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加C．小车在橡皮筋拉力作用下做匀加速直线运动，当橡皮筋恢复原长后小车做匀速运动D．应选择纸带上点距均匀的一段计算小车的速度〔2〕某同学把每次橡皮筋对小车做的功记作W0、2W0、3W0……，对每次打出的纸带进展处理，获得v，v2的数值记录在表格中。

W 0 W0 2W0 3W0 4W0 5W0 6W0v/(m·s－1) 0 1.0 1.4 1.7 2.0 2.2 2.4v2/〔m2·s－2〕0 1 1.9请你根据表中的数据作出W－v、W－v2图线。

由图线探究功与物体速度变化的关系是。

【答案】〔1〕BD；〔2〕图线如图；W∝v2或做功与物体速度平方成正比。

〔2〕图线如图；由图线探究功与物体速度变化的关系是：W ∝v 2或做功与物体速度平方成正比。

2．某学习小组欲验证动能定理，他们在实验室找到了打点计时器、学生电源、导线、细线、复写纸、纸带、长木板、滑块、沙与沙桶，组装了一套如下列图的实验验证装置．假设你是小组中的一位成员，为了完成该验证实验，〔1〕你认为还需要的器材有______________________；〔2〕实验时为了使得沙和沙桶的总重力可作为滑块受到的合外力，应做两方面减少误差的措施： a ．细沙和沙桶的总质量应满足_____________________________，b ．将长木板左端适当垫高的目的是_________________________；〔3〕在〔2〕的根底上，某同学测量出滑块的质量为M ，往沙桶中装入适量的细沙，测出此时细沙和沙桶的总质量为m ．让沙桶带动滑块加速运动，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距s 与对应的速度大小v 1与v 2〔v 1＜v 2〕，实验最终要验证的数学表达式为___________________．〔用题中的字母表示〕【答案】〔1〕天平、刻度尺；〔2〕细沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量； 平衡摩擦力； 〔3〕22211122mgs Mv Mv =-【名师点睛】此题关键是根据实验原理并结合牛顿第二定律和动能定理来确定要测量的量、实验的具体操作方法和实验误差的减小方法；对实验中关键的步骤要理解.3．某兴趣小组利用如图甲所示实验装置，验证“合外力做功和动能变化的关系〞．小车与车中砝码的质量为M，沙桶和沙的质量为m，在木板上的小车的运动速度可由小车后面拉动的纸带经打点计时器打出的点计算得到．〔1〕〔多项选择题〕在实验中，如下说法正确的有A．将木板的右端适当垫起，以平衡小车的摩擦力B．每次改变小车的质量时，都要重新平衡摩擦力C．平衡摩擦力的过程中打点计时器不需接通电源D．该实验不一定要满足M远大于m〔2〕如图乙所示是某次实验时得到的一条纸带，O点为由静止开始释放时沙桶纸带上打的第一个点，速度为0．相邻两个计数点之间的时间间隔为T，根据此纸带可得出小车通过计数点D时的速度Dυ=．〔3〕假设用O、D两点来研究合外力做功和动能变化的关系，需要验证的关系式为：〔用所测物理量的符号表示〕．【答案】〔1〕AD；〔2〕T ss 235-；〔3〕23524))((81ssmMTmgs-+=沙桶打点计时器小车纸带甲s1O A B C D E F s2s3s4s5s6乙4．某实验小组用如图1所示的实验装置和实验器材做“探究功与速度变化的关系〞实验，在实验中，该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力．〔1〕为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是．A．实验前要对装置进展平衡摩擦力的操作B．实验操作时要先放小车，后接通电源C．在利用纸带进展数据处理时，所选的两个研究点离得越近越好D．在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量（2）除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有，。

第6节实验：探究功与速度变化的关系1.本节实验并不需要测量橡皮筋做的功到底是多少焦，只是测出以后各次实验橡皮筋做的功是第一次实验的_______________，这样做可以大大简化操作。

2.本实验用到的器材有：平板、小车、___________、__________、钉子、纸带3.在光滑水平地面上，质量为m的物体在水平恒力F的作用下，由静止从A处移动到了B处；此过程中力F对物体做正功，使得物体的速度__________（增大、减小、不变）。

如果其它条件不变，只将物体的质量增大为2m，在物体仍由静止从A运动到B的过程中，恒力F对物体做的功____________（增大、减小、不变）；物体到达B点时的速度比原来要________________（大、小、不变）。

如果让一个具有初速度的物体在粗糙水平地面上滑行时，物体的速度会不断减小，这个过程中伴随有__________力做_________功（正、负、零）。

可见做功能使物体的速度发生改变。

4.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.探究力对物体做的功与物体加速度变化的关系D. 探究力对物体做的功与物体速度变化的关系5.在探究功与物体速度变化关系实验中，小车在运动中会受到阻力作用. 这样，小车沿木板滑行的过程中，除橡皮筋对其做功外，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，使木板略为倾斜，对木板的倾斜程度，下面说法正确的是（）A.木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格要求B.木板的倾斜角度在理论上应满足要求：重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力C. 如果小车在倾斜的木板上能做匀速运动，则木板的倾斜程度符合要求D. 其实木板不倾斜，问题也不大，因为实验总是存在误差的6.在探究功与物体速度变化关系的实验中,得到如上图答案B所示的纸带,造成这一现象的原因可能是( ）A．没有把木板垫高以平衡摩擦力.B．橡皮筋力度不够.C．把木板垫得太高.D．上述三种情况都有可能7.在探究功与物体速度变化关系的实验中,得到如图所示四条纸带（纸带左侧连着小车）,应选用哪条纸带（）D CBA8.做“练习使用打点计时器”的实验时，交流电的周期为T。

（精心整理，诚意制作）能力提升1．(20xx·唐山一中高一期中)为了探究物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行。

请思考探究思路并回答下列问题(打点计时器交流电频率为50Hz)：(1)以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是( )A．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……B．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。

(2)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图所示的是其中四次实验打出的部分纸带：(3)试根据上面的信息，填写下表：次数123 4橡皮筋对小车做功W小车速度v(m/s)v2(m2/s2)从表中数据可得出结论：________________________________。

答案：(1)D(3)如表所示次数123 4橡皮筋对小车做功W 2W 3W 4W小车速度v(m/s) 1.0 1.415 1.73 2.0v2(m2/s2) 1.0 2.0 3.0 4.0 结论：橡皮筋对小车做的功与小车速度的平方成正比。

2．(湖北省部分重点中学12～13学年高一下学期期中)如图(甲)所示的实验装置，可用于探究力对静止物体做功与物体获得速度的关系。

(1)实验中，小车会受到摩擦力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，下面操作正确的是( )A．放开小车，小车能够自由下滑即可B．放开小车，小车能够匀速下滑即可C．放开拖着纸带的小车，小车能够自由下滑即可D．放开拖着纸带的小车，小车能够匀速下滑即可(2)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是________。

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作7.6 实验：探究功与速度变化的关系1．如图所示为与小车相连、穿过打点计时器的一条纸带，纸带上的点距并不都是均匀的，下列说法正确的是（）。

①纸带的左端是与小车相连的②纸带的右端是与小车相连的③利用E、F、G、H、I、J这些点之间的距离来确定小车的速度④利用A、B、C、D、E这些点之间的距离来确定小车的速度A．①③B．②④C．①④D．②③2．用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系。

实验时，先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮筋弹力的作用下被弹出，沿木板滑行。

小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带，记录其运动情况。

观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：（1）适当垫高木板是为了________。

（2）通过纸带求小车速度时，应使用纸带的________（填“全部”“前面部分”或“后面部分”）。

（3）若实验做了n次，所用橡皮筋分别为1根、2根……n根，通过纸带求出小车的速度分别为v1、v2……v n，用W表示橡皮筋对小车所做的功，作出的W v2图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v的关系是________。

3．某实验小组采用图甲所示的装置探究“功与速度变化的关系”，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器工作频率为50Hz。

甲（1）实验的部分步骤如下：①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码。

②将小车停在打点计时器附近，________，________，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列点，________。

③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作。

（2）图乙是钩码质量为0．03 kg，砝码质量为0．02 kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O 及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到O的距离x及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结果填在表中的相应位置。

6 实验:探究功与速度变化的关系整体设计各种力做功都与其对应的某种能量有关系,研究出它们的关系,就能确立相应能量的表达式.例如通过重力做功确立了重力势能的表达式,通过弹力做功确立弹性势能的表达式.动能是物体由于运动而具有的能,物体的动能与它的速度密切相关,而物体速度的变化与它受的力有关,当物体运动而发生位移时,它所受的力又会做功,因此力对物体做的功与物体速度变化有密切的关系.本节课就是探究功与速度变化的关系,为下一节动能的学习作准备.本节是一节探究实验课.在进行实验探索、收集数据时,需要考虑什么是有价值的数据,用什么方法来获得数据,以及如何证明这些数据是可靠的.在进行实验时,操作应规范;在收集数据时,应实事求是,坚持严谨认真的科学态度.对实验所得到的结论要会判断是否科学,判断的标准就是看其是否具有重复性,即不论由哪位同学来做这个实验,也不论做几次,在允许的误差范围内结果都应该是相同的.过去我们强调的实验,主要所指为操作技能,现在强调的实验,除了操作技能外,希望学生更加重视实验中的科学思想与技能的学习.比如在探究功与速度变化的关系时,并不需要计算功的具体数值,原因是什么?在探究之前,要重点掌握本实验中的探究方法.另外用图象处理数据比较形象、直观,而且误差也小,所以这种方法必须能够熟练应用.教学重点学习探究功与速度变化关系的物理方法,并会利用图象法处理数据.教学难点1.实验数据的处理方法——图象法.2.实验过程中的规范操作.课时安排1课时三维目标知识与技能1.会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度.2.学习利用物理图象探究功与物体速度变化的关系.过程与方法1.通过纸带与打点计时器来探究功与速度的关系，体验探究过程和物理学的研究方法.2.实际探究过程中如何把变力做功这个问题解决.情感态度与价值观1.体验探究的困难，享受成功的乐趣.2.通过实验探究，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观.课前准备小车(前面带小钩),长木板(两侧适当的对称位置钉两个钉子),橡皮筋(5—6条),打点计时器及电源、纸带等.教学过程导入新课情景导入情境1 如图所示,奥运会上,某射箭运动员拉弓射箭,箭在弹力作用下,获得很大速度射出去.情境2 如下图所示,行驶中的汽车,因前方有路障而紧急刹车,汽车在阻力作用下逐渐停下来.以上两种情境有何共同特点?复习导入复习旧知：1.重力做功与重力势能:重力做功与路径无关.重力势能是物体和地球这个系统所共有的,具有相对性.重力做功等于重力势能增量的相反数,即W G =-ΔE p =mgh 1-mgh 2.2.弹力做功与弹性势能发生弹性形变的物体各部分之间存在弹性势能,和重力势能一样,弹性势能也具有相对性.利用类比和无限分割再累积的方法可以推得弹性势能的表达式.弹性势能的改变与弹力做功有关：W 弹=-ΔE p =22212121kx kx 力对物体做功与动能肯定有关系,而动能与速度直接对应,本节课我们来探究功与速度变化的关系.问题导入“在很早的时候人们就认识到,要想使物体运动是要付出代价的”,在现实生活中我们也经常遇到这样的例子:要想使汽车运动起来是要消耗汽油的;要想使火箭获得一个很大的速度,从而飞向太空,这同样要消耗大量的燃料;要想使铅球、铁饼等物体获得初速度从而把它们投掷出去,这也需要运动员耗费大量的体力.以上各种现象中,要使物体获得的速度越大,需要付出的代价也越高.这说明了什么物理问题.推进新课一、探究的思路问题探究1.阅读课文,说出该探究实验的目的、实验所需要的器材及实验的设计思路.2.课本中利用不同数目的橡皮筋拉动小车做功,对此,你有何认识?怎样选择橡皮筋才尽可能减小误差?3.实验时为何要平衡摩擦力?如何平衡?4.实验中如何来测定小车的速度?如何从纸带上分析出小车在通过B 点时的速度?点评：探究学习方式特别强调问题在学习过程中的重要性.强调通过问题来进行学习,把问题看作是学习的动力、起点和贯穿于学习过程的主线.上述一连串的问题由易到难,由简到繁,由小到大,层层推进,通过问题的设置,引导学生学会思考分析,学会发现问题、解决问题.学生活动:带着问题阅读课文,思考、交流、解决问题,学生代表发言.师生互动:学生代表在回答问题过程中,教师给予评价、引导,使问题的答案准确、规范.实验探究实验目的：(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.实验器材:木板、小车、橡皮筋、打点计时器及电源、纸带等.设计思路:如图所示(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W……(2)由纸带和打点计时器分别测出小车获得的速度v1、v2、v3……(3)以橡皮筋对小车做的功为纵坐标(以第一次实验时的功W为单位),小车获得的速度为横坐标,作出W-v曲线.(4)如果W-v曲线是一条直线,表明W∝v;如果不是直线,可着手考虑是否存在下列关系:W∝v2、W∝v3、W∝v……(5)根据Wv草图,大致判断两个量可能是什么关系.如果认为很可能是W∝v2,就做出Wv2曲线,如果这条曲线是一条直线,就可以证明你的判断是正确的.注意事项：1.橡皮筋拉小车时的作用力是变力,我们不能求变力做功问题,但选用相同的橡皮筋,且伸长量都一样时,橡皮条数目的关系就是做功多少的关系,因此,可以不需求出变力功的大小,就知道功的关系.2.市售的橡皮筋粗细不一,一致性差,弹力偏大.不同的橡皮筋之间的弹力差异也较大,不能满足本实验的要求.而且用至少4根以上时弹力过大,使打出的纸带点数过少,以致找不出小车不受力匀速运动时所打出的点.可选择服装中使用的多股橡皮筋的松紧带,要仔细地剪成单股.3.实验中的小车不可避免地要受摩擦力的作用,我们研究拉力对小车做功和速度的关系,应排除其他力的影响.可将木板的一端稍垫高,轻推小车,观察小车是否做匀速运动,使重力的分力与摩擦力相平衡,消除摩擦力的影响.4.(1)用打点计时器来测速度;(2)用频闪照相来测速度;(3)用传感器借助计算机来测速度.由于实验器材和每次操作过程的分散性,尤其是橡皮筋不可能做到各条之间的长度、粗细完全一致,使得每次改变橡皮筋的条数以后,纸带上反映小车匀速运动阶段的点数,和这些点的位置不一定出现在事先设定的B点,可能在B点前后.这是因为小车在几条橡皮筋拉动下运动至B点时,还可能受到其中某条橡皮筋的拉力.因此对纸带上的点要进行分析,方法是比较B点之前及B点之后若干个相邻两点间的距离是否基本相同.选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车的匀速运动阶段,用这些点计算小车的速度.二、操作的技巧教师活动：利用多媒体展示问题,让学生思考、回答.问题：1.设想若不平衡摩擦,纸带上的点会是什么样的?平衡摩擦之后,做该实验纸带上的点又是什么样的?2.纸带上的点距并不都是均匀的,应该选用哪些点距来确定小车的速度?为什么?3.在改变橡皮筋的条数后,为什么要把小车拉到相同的位置释放?不这样做会出现什么现象? 学生活动:分组讨论.师生互动:学生发言,教师点评、总结.明确:1.若不平衡摩擦,小车在开始时受橡皮筋的拈力和摩擦力.拉力逐渐变小,摩擦力不变.在两个力相等前做加速度越来越小的加速运动,两力相等时速度达到最大.之后两力的合力方向与速度方向相反,合力开始做负功,做加速度越来越大的减速运动,当橡皮筋恢复原长后仅受摩擦力,做匀减速直线运动.故纸带上的点是两头密、中间疏,几乎找不到间距相等的点.平衡摩擦后,小车开始做加速度越来越小的加速运动,橡皮筋恢复原长后做匀速直线运动,故点迹是开始密,越来越疏,之后间距相等.2.由上述分析可知,平衡摩擦后,纸带上的点并不都是均匀的.在小车做加速运动的过程中,橡皮筋还在继续对小车做功,恢复原长,做功完毕.小车做匀速运动,因此我们要选择点距相等的点来确定小车的速度.具体做法:测出点距相等的n 个点间的位移x,v=Tn x )1( . 3.由上一节探究已经知道,弹簧或橡皮筋弹性势能为21kx 2.每次必须拉至相同位置,目的是保证每次实验每条橡皮筋的弹性势能相同,这样橡皮筋的条数与弹性势能成正比,使得做的功与橡皮筋的条数成正比.随着橡皮筋条数的增多,做功分别为W 、2W 、3W ……若不严格拉至同一位置,就不满足上述情况,造成较大误差.三、数据的处理教师活动：提出问题,让学生思考,回答.问题：1.对于实验所得到的数据,我们如何处理?2.描绘图象时我们应注意哪些问题?学生分析、思考、回答:师生互动:学生回答,教师点评,引导.明确:1.将得到的一组(W,v)值描点于W-v 坐标平面内,从点的分布情况来大致判断应该是什么样的曲线,然后分别试探画出W 与v 、W 与v 2、W 与v 3、W 与v 之间的图象.因为直线关系最容易判断两个物理量的关系,所以通过试探,找出哪一组是正比关系,最后确定功与速度的最终关系,也可借助计算机来进行分析、整理.2.数据处理同样体现了探究问题的思路,在Wv 坐标系中描绘出W 、v 的各对应点后,既要观察各点的位置关系,又要思考这些点之间应有的函数关系.由于实验误差,这些点的位置有可能表现为直线分布,也可能表现为曲线分布.一般呈直线分布的原因是由于橡皮筋的拉力较大,小车的速度比较大,加之实验次数少,所取的点数也少,使W 、v 各对应点近似成线性分布.可以从两方面解决:在小车上加砝码,增大小车质量,使小车速度不致过快;另外在画图时加大纵坐标的单位长度.从原点O 开始描绘图线也可以避免画成直线.画图线时应画成平滑的曲线,不能连成折线;在画直线时应尽可能使点落在直线上,不能落在直线上的点应均匀分布在直线的两侧,如图甲、乙所示.教师活动:要求学生根据实验的设计思路,归纳进行实验的步骤.分小组进行实验,教师观看学生实验,及时给予帮助或引导.学生活动:归纳实验步骤,按步骤进行实验.问题探究问题:研究汽车的制动距离与车速的关系导思：汽车的制动性能，是衡量汽车性能的重要指标.在一次汽车制动性能的测试中，司机踩下刹车闸，使汽车在阻力作用下逐渐停止运动.下表中记录的是汽车由不同速率行驶时，制动可以根据表中的数据，分析以下问题：1.为什么汽车的速率越大，制动的距离也越大？2.让汽车载上3名乘客，再做同样的测试，结果发现制动距离加长了.试分析原因.3.设汽车在以60 km/h的匀速率行驶的时候制动，在表中填上（没有乘客时的）制动距离的近似值.试说明你分析的依据和过程.你可以运用动能定理列方程组解答，也可以通过分析表中的数据，找出车速v跟制动距离s的（比例）关系，从而求出当汽车速率为60 km/h时的制动距离.探究：以汽车为研究对象.在制动过程中，刹车产生的阻力对汽车做负功，汽车制动后的末速度是零.假设汽车制动时的阻力不变，由动能定理可知，汽车制动前的初速度（初动能）越大，制动时阻力做的功也越多，因而制动过程中经过的距离也越长.汽车载客越多，汽车的动能越大.因此，在制动过程中克服阻力做功越多，冲出的距离就越长.当公路上行驶的车辆意外发生碰撞时，它们的损坏程度和事故的严重性跟碰撞前车辆的动能大小有关，而车辆的动能则取决于车辆的质量和速度的平方.因此在公路上，尤其是在高速公路上，都有限制车速的标志.货车、客车的质量较大，对它们速度大小的限制值要比轿车小一些.如高速公路对中、重型车辆和客车的车速限制一般是100 km/h，对轿车一般是120 km/h.有的汽车（如城市中的双层客车）在设计时厂家就把车速限制在70 km/h；当汽车速度高于70 km/h时，即使驾驶员踩油门，燃油系统也不会把燃油送到发动机中，直到汽车速度低于70 km/h，才会恢复供油.例关于探究功与物体速度变化的关系实验中,下列叙述正确的是（）A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致C.放小车的长木板应该尽量使其水平D.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出解析：本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳,只要测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍就已经足够了,A错.每次实验橡皮筋拉伸的长度必须保持一致,只有这样才能保证以后各次实验时,橡皮筋做的功是第一次实验时的整数倍,B错.小车运动中会受到阻力,只有使木板倾斜到一定程度,才能减小误差错实验时,应该先接通电源,让打点计时器开始工作,然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出,D正确.答案：D点评：做实验前,要先了解探究的内容、思路、方法,才能对实验中存在的问题进行正确处理. 例2 某同学在探究功与物体速度变化的关系时得到了W与v的一组数据,请你对这些数据进行处理,并确定W与v之间的关系.解析：以W为纵坐标,v为横坐标,作出W-v曲线.以W为纵坐标,v为横坐标,作出W-v曲线.由图象可看出:W∝v2.点评：用图象法分析两物理量之间的关系,很直观,也很清晰.=LT1(3=某同学在探究功与物体速度变化的关系实验中，设计了如图564所示的实验.将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器或打点计时器.先用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器的地方.然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点.得到的纸带如图5-6-5所示，O点为计时器打下的第1个点.该同学对数据进行了下列处理:取OA=AB=BC，并根据纸带算出了A、B、C三点的速度分别为v A=0.12 m/s，v B=0.17 m/s，v C=0.21m/s.根据以上数据你能否大致判断W∝v2?解答：设由O到A的过程中，重力对重物所做的功为W，那么由O到B过程中，重力对重物所做的功为2W，由O到C的过程中，重力对重物所做的功为3W.由计算可知，2A v=1.44×10-2 m 2/s 2，2B v =2.89×10-2m 2/s 2，2C v =4.41×10-2 m 2/s 2，22A B v v ≈2，22A C v v ≈3，即2B v ≈22A v ，2C v ≈32A v .由以上数据可以判定W ∝v 2是正确的.也可以根据W-v 2的曲线来判断. 课堂训练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.探究力对物体做的功与物体加速度变化的关系D.探究力对物体做的功与物体速度变化的关系答案：D2.对于橡皮筋做的功来说,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实验的多少倍，使用的方法是（ ）A.用同样的力对小车做功，让小车通过的距离依次为l 、2l 、3l ……进行第1次、第2次、第3次……实验时,力对小车做的功就是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.选用同样的橡皮筋，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，橡皮筋对小车做的功就是W 、2W 、3W……D.利用弹簧测力计测量对小车的拉力F ，利用直尺测量小车在力作用下移动的距离l ，便可以求出每次实验中力对小车做的功，可控制为W 、2W 、3W……答案：C3.在本实验中，小车在运动中会受到阻力作用,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，下面说法中正确的是（ ）A.木板只要稍微倾斜一下即可，没有什么严格的要求B.木板的倾斜角度在理论上应满足下面条件，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.如果小车在滑行的木板上能做匀速运动，则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答案：BC4.在探究功与物体速度变化的关系实验中作出Wv 图象如图所示,符合实际的是（ ）答案：C5.在探究功与物体速度变化关系的实验中，某同学在一次实验中得到了一条如图所示的纸带,这条纸带上的点两端较密，中间稀疏.出现这种情况的原因可能是( )A.电源的频率不稳定B.木板倾斜程度太大C.没有使木板倾斜或倾斜角太小D.小车受到的阻力较大答案：CD课堂小结通过本节探究实验,我们学会了一种巧妙的方法:橡皮筋的弹力做功不便于用公式来计算,然而改变橡皮筋的条数,保持小车相同的运动距离,则弹力功的大小与橡皮筋的条数成正比.实验过程影响实验结果的原因主要是平衡摩擦是否恰当.轻推小车,恰好做匀速直线运动才可以.通过对数据的处理得知W∝v2.布置作业1.阅读教材中“做一做”,有条件的同学可以在自家电脑上练习.2.尝试改进实验装置,说出你的实验原理.板书设计6 实验:探究功与速度变化的关系一、实验目的:探究功与速度变化的关系二、实验原理:橡皮筋拉小车做功,可用橡皮筋的条数来确定,小车获得的速度由打点计时器测出.三、操作步骤:(略)四、注意事项:平衡摩擦力五、W∝v2.活动与探究课题：人骑自行车在平直的路面上运动,当人停止蹬车后,车仍能继续向前运动.探究外力对车做的功与车速度的关系.探究方法：运动过程中受到的阻力可认为大小不变.步骤：1.使自行车获得某一速度后，停止蹬车，让自行车沿着平直路面前进，用停表测出自行车从停止蹬车到停止运动所用的时间t，用皮尺测出自行车停止蹬车后运动的距离s.2.设自行车无动力后受到的阻力为f，则这一过程阻力所做的功W f=fs，自行车的初速度v0=2=2s/t.3.重复实验步骤1可以得到多组t和s的值.4.通过作Wv图象或者计算的方法可以得到Wv的关系.设计点评物理学是以观察和实验为基础的学科,本节就是一节探究实验课.为了能使学生在自己动手实验前能够明白实验的目的、设计思路及实验时应注意的事项,本教学设计采用了问题探究式教学.由教师提出一串问题,学生分组讨论、思考、解答,使学生在交流和讨论中,借助集体的智慧提高了自身的素质.问题由浅及深,层层推进,虽有一定的难度,但学生稍加思考就能解决,在解决问题的过程中学生就会产生自信心,乐于学习.。