探究合外力做功和动能变化的关系PPT精品文档

《探究合外力做功和动能变化的关系PPT精品文档》由会员分享，可在线阅读，更多相关《探究合外力做功和动能变化的关系PPT精品文档（27页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、1第四章第四章 机械能和能源机械能和能源实验：探究实验：探究合外力做功合外力做功和和动能变化动能变化的关系的关系 【能力培养能力培养】积极参与，培养动手能力；积极参与，培养动手能力；学会根据目的设计实验；学会根据目的设计实验；学会收集、处理实验数据；学会收集、处理实验数据；学会分析试验误差；学会分析试验误差；学会改进实验（创新实验设计）学会改进实验（创新实验设计）21.1.实验目的：实验目的：？W合合=Ek2 Ek12.2.实验设计（依据目的）：实验设计（依据目的）：W合合=Fx Ek =思考：思考：需要测量的物体量有哪些？需要测量的物体量有哪些？怎样获取（测量）实验数据？怎样获取（测量）实验

2、数据？需要哪些实验器材？需要哪些实验器材？step1mv233.3.器材选择：器材选择：长木板长木板(一端附有滑轮一端附有滑轮)小车小车 细线细线 砝码若干砝码若干打点计时器（交流电源）打点计时器（交流电源）纸带纸带step144.4.实验原理：实验原理：a.a.求合外力做的功：求合外力做的功：W=FXW=FX 合外力是否等于绳子的拉力？合外力是否等于绳子的拉力？【典例精析典例精析】F Ff f54.4.实验原理：实验原理：如何操作才能让拉力作为小车的合外力？如何操作才能让拉力作为小车的合外力？平衡摩擦力平衡摩擦力 F=TF=T 拉力是否等于钩码的重力？拉力是否等于钩码的重力？什么情况下二者近

3、似相等？什么情况下二者近似相等？m(m(钩码）钩码）MM（小车）（小车）T=mgT=mg 【典例精析典例精析】（平衡摩擦力）（平衡摩擦力）64.4.实验原理：实验原理：位移如何测量？位移如何测量？通过测量纸带上两点之间的距离得到（刻度尺）通过测量纸带上两点之间的距离得到（刻度尺）b.b.怎样测出动能的变化量？怎样测出动能的变化量？测小车测小车M M 天平（题目告知天平（题目告知M M的值）的值）测初末测初末V V 处理纸带求瞬时速度处理纸带求瞬时速度【典例精析典例精析】Mv22-Mv1275.5.实验步骤（注意事项）：实验步骤（注意事项）：把把纸带的一端固定在小车后面，另一端穿过打点计时器，纸

4、带的一端固定在小车后面，另一端穿过打点计时器，改变木板的倾角，让小车重力的一个分力改变木板的倾角，让小车重力的一个分力平衡小车及纸平衡小车及纸带受到的摩擦力带受到的摩擦力，使小车能做，使小车能做匀速运动（检验）匀速运动（检验）把细线系在小车上并绕过定滑轮，悬挂量钩码，使把细线系在小车上并绕过定滑轮，悬挂量钩码，使钩码的质量远小于小车的质量钩码的质量远小于小车的质量，小车在细线的拉力作用，小车在细线的拉力作用下做匀加速运动下做匀加速运动.由于钩码的质量很小，可认为小车所由于钩码的质量很小，可认为小车所受拉力受拉力F F的大小等于钩码所受重力的大小的大小等于钩码所受重力的大小 接通电源，放开小车接

5、通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列点计时器就在纸带上打下一系列点.重复以上实验，选择一条点迹清晰的纸带进行数据分重复以上实验，选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析，由纸带可以找到位移和时间的信息，由钩码的质量析，由纸带可以找到位移和时间的信息，由钩码的质量可以知道小车所受的力可以知道小车所受的力.【典例精析典例精析】86.6.数据处理（方法）：数据处理（方法）：W合合 =7.7.误差分析：误差分析：系统误差：系统误差：拉力不等于钩码的重力拉力不等于钩码的重力 偶然误差：偶然误差：平衡摩擦力不足（过度）平衡摩擦力不足（过度）分析纸带（测量

6、分析纸带（测量X X、V V）减小误差的方法：减小误差的方法：8.8.实验改进与创新设计：实验改进与创新设计：【典例精析典例精析】Mv22-Mv129练习册练习册P47 P47 例例1 1：某同学为探究某同学为探究“合力做功与物体动能变化的关系合力做功与物体动能变化的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：设计了如下实验，他的操作步骤是：按图摆好实验装置，其中小车质量按图摆好实验装置，其中小车质量M M0.20 kg0.20 kg，钩码，钩码总质量总质量m m0.05 kg.0.05 kg.释放小车，然后接通打点计时器的电源释放小车，然后接通打点计时器的电源(电源频率为电源频率为f f50 H

7、z)50 Hz)，打出一条纸带，打出一条纸带 【典例精析典例精析】10(1)(1)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，把打下的第一点记作一条，把打下的第一点记作0 0，然后依次取若干个计数，然后依次取若干个计数点，点，相邻计数点间还有相邻计数点间还有4 4个点未画出个点未画出，用，用厘米刻度尺厘米刻度尺测测得各计数点到得各计数点到0 0点距离分别为点距离分别为d d1 10.004 m0.004 md d2 20.055 m0.055 m，d d3 30.167 m0.167 m，d d4 40.256 m0.256 m，d d5 50

8、.360 m0.360 m，d d6 60.480 0.480 mm，他把钩码重力，他把钩码重力(当地重力加速度当地重力加速度g g9.8 m/s9.8 m/s2 2)作为作为小车所受合力算出打下小车所受合力算出打下0 0点到打下第点到打下第5 5点合力做功点合力做功W W_ J(_ J(结果保留三位有效数字结果保留三位有效数字)，把打下第，把打下第5 5点时点时小车动能作为小车动能的改变量，算得小车动能作为小车动能的改变量，算得E Ek k_.(_.(结结果保留三位果保留三位有效数字有效数字)【典例精析典例精析】0.125 J0.125 J0.1761.12 m/s11(2)(2)此次实验探

9、究的结果，他没能得到此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做合力对物体做的功，等于物体动能的增量的功，等于物体动能的增量”，且误差很大通过反思，且误差很大通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是他认为产生误差的原因如下，其中正确的是_A A钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多实值偏大太多B B没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多真实值偏大太多C C释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小测

10、量值比真实值偏小D D没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因此误差的重要原因 【典例精析典例精析】AB12【创新方案设计创新方案设计 1】橡皮筋橡皮筋小车小车打点计时器打点计时器纸带纸带木板木板铁钉铁钉131.实验原理：实验原理：测测量橡皮筋对小车做的功量橡皮筋对小车做的功W W 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 v 数据处理，寻找数据处理，寻找W W与与v v的关系的关系【典例精析典例精析】142.实验设计：实验设计：用一条橡皮筋拉小车用一条橡皮筋拉小车 橡皮筋做功橡皮筋做功W W第二

11、次用两条完全相同的橡皮筋并联起来栓到小车上拉第二次用两条完全相同的橡皮筋并联起来栓到小车上拉小车，且使每条橡皮筋的小车，且使每条橡皮筋的伸长都和第一次的伸长量一样伸长都和第一次的伸长量一样 橡皮筋做功橡皮筋做功2W2W依次类并联三条、四条依次类并联三条、四条橡皮筋，且橡皮筋，且拉伸的长度都一拉伸的长度都一样样 橡皮筋做功橡皮筋做功3W3W、4W4W思考：思考：橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？如何处理？橡皮筋对小车做的功是合力做的功吗？如何处理？【典例精析典例精析】153.实验步骤：实验步骤：将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，

12、另一端穿过打点计时器。将平板安装有打点小车后端，另一端穿过打点计时器。将平板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后使计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后使小车恰能在板上做匀速直线运动为止。小车恰能在板上做匀速直线运动为止。将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于靠将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记下小车位置。接通打点计时器电源，近打点计时器处，记下小车位置。接通打点计时器电源，释放小车。释放小车。用用2 2 条、条、3 3 条、条、4 4 条、条、5 5 条橡皮筋分别代替条橡皮筋分别代替1 1 条橡皮筋重条橡皮筋重做实验，保证每次释

13、放小车的位置相同，即橡皮筋被拉做实验，保证每次释放小车的位置相同，即橡皮筋被拉长的长度相同。长的长度相同。【典例精析典例精析】16 在上述实验中打出的几条（在上述实验中打出的几条（5 5条以上）纸带中，分别找条以上）纸带中，分别找出小车开始出小车开始近似做匀速运动的点近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动，并分别测出匀速运动时的速度时的速度v v1 1、v v2 2、v v3 3、v v4 4、v v5 5【典例精析典例精析】.17实验实验次数次数橡皮筋橡皮筋做的功做的功匀速运动时匀速运动时的速度的速度v/(m/s)123454WW2W3W5W弹力做功刚完毕弹力做功刚完毕时小车的速度时小车的速

14、度用什么方法用什么方法处理数据比处理数据比较直观较直观?【典例精析典例精析】4.数据处理数据处理：（图表法）：（图表法）0.80 1.10 1.281.53 1.7618 4.数据处理：（图像法）数据处理：（图像法）思考：若为直线，则思考：若为直线，则W与与v成正比；成正比；该如何处理？该如何处理？【典例精析典例精析】Wv/(m/s)123450.80 1.10 1.281.53 1.76W W-v v 图像图像4WW2W3W5W19 4.数据处理：（图像法）数据处理：（图像法）思考：尝试改变横坐标的物理量。思考：尝试改变横坐标的物理量。【典例精析典例精析】W W-v v2 2图像图像Wv2/

15、(m2s-2)0010.64 21.2131.6442.3453.10表明表明W与与 v2 成正比成正比4WW2W3W5W20【创新方案设计创新方案设计 2】21【创新方案设计创新方案设计 2】22实验方案实验方案1.1.实验目的实验目的:探究外力做功与物体动能变化的关系探究外力做功与物体动能变化的关系2.2.实验方法实验方法:测定做自由落体运动的物体在下落测定做自由落体运动的物体在下落 时的速度时的速度，通过比较重力做功通过比较重力做功和此时的动能和此时的动能得出外力做功得出外力做功与物体动能变化的关系。与物体动能变化的关系。三、实验探究：三、实验探究：23220V交流电源交流电源铁架台铁架

16、台纸带纸带夹子夹子重锤重锤大夹子大夹子电火花打电火花打点计时器点计时器3.3.实验器材实验器材:铁架台（带铁夹）、重锤、铁架台（带铁夹）、重锤、电火花打点计时器、电火花打点计时器、纸带、刻度尺、电源纸带、刻度尺、电源244.4.实验步骤：实验步骤：(1):(1):把打点计时器把打点计时器竖直竖直安装安装在铁架台上。在铁架台上。(2):(2):把纸带的一端在重锤上把纸带的一端在重锤上用固定好用固定好,另一端穿过打点另一端穿过打点计时器的计时器的限位孔限位孔,用手用手竖直竖直提起纸带使重锤停靠在计时提起纸带使重锤停靠在计时器附近，用夹子夹好纸带器附近，用夹子夹好纸带竖竖直直挂在铁架台上。挂在铁架台

17、上。(3):(3):接通电源接通电源,松开纸带松开纸带,让让重锤自由下落。重锤自由下落。220V交流电源交流电源铁架台铁架台纸带纸带夹子夹子重锤重锤大夹子大夹子电火花打电火花打点计时器点计时器25(4):(4):挑选与处理纸带挑选与处理纸带2mm2mm27654310h2h3h4h5h6h7sTThhVnnn02.021126实验数据记录与处理实验数据记录与处理5、设计表格、设计表格选择两点的速度v（m/s）选择两点的动能Ek（J）选择两点间的距离h（m）重力做功WG（J）动能的增加量EK（J）1V1V3Ek1Ek3h03-h01mgh13 Ek3-Ek12V1V4Ek1Ek4h04-h01m

18、gh14 Ek4-Ek13V2V5Ek2Ek5h05-h02Mgh25 Ek5-Ek2276.6.实验结论实验结论(猜想猜想):):（1 1）：）：mgh=mgh=Ek（2 2）：）：mghmghEk（3 3）：）：mghmghEk 物体下落过程物体下落过程中中,重力做的功重力做的功,等于等于(略大于略大于)(略略小于小于)物体动能的物体动能的增加增加?7.7.实验误差分析实验误差分析造成本实验误差的主要原因造成本实验误差的主要原因摩擦力摩擦力思考：有哪些因素可能影响实验的结果？在试验中，如何控制思考：有哪些因素可能影响实验的结果？在试验中，如何控制这些因素？为减小实验误差，在实验过程中，应注意哪些问题？这些因素？为减小实验误差，在实验过程中，应注意哪些问题？1、重锤的质量尽量大一些，以减少空气阻力的影响；、重锤的质量尽量大一些，以减少空气阻力的影响；2、释放前尽量使纸带竖直放置，以减少摩擦阻力、释放前尽量使纸带竖直放置，以减少摩擦阻力 的影响。的影响。3、选取研究的距离尽量大一些、选取研究的距离尽量大一些