实验报告探究功与速度变化的关系
WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】 第6节 实验：探究功与速度变化的关系
一、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
二、实验原理
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．
2．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7－6－2所示的装置进行实验，通过橡皮筋来对小车做功W，通过打点计时器在纸带上打出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．
三、实验器材 木板、小车、橡皮筋、打点计时器(电火花打点计时器)、电源、纸带等．
四、实验步骤
1．按装置图安装好实验器材． 2．平衡摩擦力：将木板固定，打点计时器的一端稍微垫高，使小车能牵引纸带在木板上做匀速运动．
3．先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器打出的纸带测出小车前端通过两铁钉连线时小车的速度v1，设此时橡皮筋对小车做功为W1，将数据记入表格，用标尺记录小车的初始位置．
4．改用2条、3条、4条……橡皮筋重复上述实验，让小车开始位置相同，每次橡皮筋拉开的长度相同，记录橡皮筋做功2W、3W、4W……情况下小车获得的速度v2、v3、v4……. W v/m·s－1 v2/m2·s－2
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5．分析数据，研究W与v的关系
五、数据的处理
用图象法处理实验数据
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《探究功与速度变化的关系》的十个问题
作者：秦桂宝
来源：《新高考·高一物理》2012年第03期
问题1：在实验探究中，应如何对物體做功?又怎样表示每次做功的大小呢?
既可以考虑用恒力做功，也可以用变力做功，若用恒力做功，例如用一砝码盘牵引着小车做实验，则可以用改变砝码盘的质量来表示每次做功的大小，也可以用重力做功的方式，若用变力做功，可以采用容易获取的橡皮筋作为器材之一，
问题2：橡皮筋对小车做的功如何测量?
由于橡皮筋的拉力是变力，无法直接进行测量计算，只能间接表示，
问题3：探究过程是否需要测出橡皮筋做功的具體数值?对选用的橡皮筋有什么要求?
不需要，可以用每次增加橡皮筋的条数来表示功的大小，如果一条橡皮筋对小车做功为形，则两条橡皮筋做功为2W，三条为3W，依次类推，每次做功都可以用形的倍数来表达，这种处理方法，把不便于用公式计算的弹力做功转换为比值代替，是一种很好的思维方法，其精妙之处在于巧妙的回避了功的计算，要保证橡皮筋长度、粗细、新旧程度尽量相同，要把小车拉到相同的位置释放，保证每根橡皮筋做功相同，
问题4：应如何来测量物體的速度呢?
高中阶段，主要通过打点计时器或者用气垫导轨配套光电门测量物體的速度，教材中用的是如图l所示的方案，
问题5：橡皮筋拉力做功是合力做功吗?
不是，还有摩擦力做功，可以用平衡摩擦力的办法处理，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，具體操作是：调节木板的倾角，将小车(车后拴纸带)放到木板上，观察纸带的点距，直到点距相等，表明小车做匀速运动，恰好平衡摩擦力，
问题6：小车在平衡摩擦力后做什么性质的运动?
先加速运动，再匀速运动，后减速运动，
第２９卷总第４０３期
２０１１年第１期（上半月） 物理教学探讨
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．４０３
（Ｓ） １．２０１１ ．６９．
探究：功与速度变化的关系 的说课设计
邹 玉，窦 瑾
南京晓庄学院，江苏省南京市２１１１７１
摘要：说课是一种重要的教学研究和教师基本功训练的活动形式，能够在一定程度上体现教师教学理论与实践 的综合水平。说课主要是说“教什么”、“怎么教”以及“为什么要这样教”，其内容主要围绕说教材、说学情、说教学目标与
教学重难点、说教法与学法、说教学流程以及说板书设计等几个方面展开。
关键词：说课设计；功；速度变化 中图分类号：Ｇ６３３．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—６１４８（２０１１）１（Ｓ）一００６９—４
ｌ 说教材
（１）通过前面几节内容的学习，学生对重力
做功、弹力做功与重力势能、弹性势能之间的关
系有了一定的认识。本节内容是前两节内容的继
续，用功与能量的关系学习另一种形式的能量
——动能。
（２）作为过渡和铺垫，本节暂不直接涉及动
能，而是先找到一个学生比较熟悉的而且与动能
密切相关的物理量——速度，研究功与速度变
化的关系。本节内容和下一节内容共同构成了一
个较为完整的体系。
（３）这里需要特别指出的是，人教版教科书
在本节安排的探究实验采用了“探究橡皮筋弹力
做功（变力做功）与物体动能变化的关系”这～
基本思路，实现了对课程标准“通过实验；探究恒
力做功与物体动能变化的关系”的超越。这是教
学中需要特别加以重视的。
２ 说学情
首先，在知识储备方面：学生通过之前的学
习，已经初步树立了力是速度变化的原因、功是
力的空间积累效应等观点。那么，力对物体做的
功与物体速度的变化间存在着什么关系呢？这是
学生想要解决的问题。引入“探究功与速度变化
的关系”这节内容正所谓急学生之所急。但是，
如果用恒力做功的方式来探究功与速度变化间
高中物理周末班 高一物理春周班周日LI 5月5日
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第八讲 实验：探究功与速度变化的关系
【实验概述】
一、实验目的
1．通过实验探究外力对物体做功与物体 的关系．
2．通过实验数据分析，总结出做功与物体 的正比关系．
二、实验原理
探究功与物体速度变化的关系，可通过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，为简化实验可将物体初速度设置为零，可用下图所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的 使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v.
三、实验器材
小车(前面带小钩)、100 g～200 g砝码、长木板. 两侧适当的对称位置钉两个铁钉、 及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器不用学生电源)、5～6条等长的橡皮筋、 。
四、实验改进
本实验中物体运动速度可以使用速度传感器直接采集，比用打点计时器方便快捷且误差较小；小车受到的外力也可以用拉力传感器采集以便于直接计算出合外力做功的大小；另外可以把长木板换成气垫导轨，省略平衡摩擦力的操作步骤，达到简化实验过程的目的．
五、注意事项
1.平衡摩擦力
实验中的小车不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力对小车做负功，我们研究的是橡皮筋做的功与物体速度的关系，应设法排除摩擦力的影响，可采用将木板一端垫高的方法来实现.
2．我们用2条，3条…橡皮筋进行第2次、第3次…实验时，每次实验时橡皮筋伸长的长度都应保持一致．
3．实验数据处理时，以橡皮筋对小车做的功W为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，以第一次实验时的功W为单位，作出W－v以及W－v2图象，分析图线，可以得知橡皮筋对小车做的功W与小车获得的速度v2的定量关系．
4．打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均匀，应选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度，因为这一段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形．
