PAGEPAGE1專題7.6實驗：探究功與速度變化的關系實驗目的1.探究力對物體做的功與物體速度變化的關系．2.體會探究過程和所用的方法．實驗原理讓橡皮筋拉動小車做功使小車的速度增加，若拉小車的橡皮筋的條數(shù)由1條變?yōu)?條、3條、…，則橡皮筋對小車做的功為W、2W、3W、…，利用打點計時器和紙帶測量每次實驗后小車的速度，分析每次做的功與速度的關系，總結出功與速度的關系．實驗器材木板、橡皮筋(若干)、小車、打點計時器、低壓交流電源、紙帶、刻度尺等.★實驗步驟1．按實驗要求安裝好實驗儀器。2．平衡摩擦力：將安裝有打點計時器的長木板的一端墊起，紙帶穿過打點計時器，不掛橡皮筋，閉合電源，輕推小車，打點計時器在紙帶上打出間隔均勻的點。3．第一次先用一條橡皮筋做實驗，用打點計時器和紙帶測出小車獲得的速度v1，設此時橡皮筋彈力對小車做功為W，并將得到的數(shù)據(jù)記入表格。4．換用2條、3條、4條……同樣的橡皮筋做實驗，并將橡皮筋拉伸的長度都和第一次相同，測出v2、v3、v4……，橡皮筋對小車做功分別為2W、3W、4W……將數(shù)據(jù)記入表格。5．分析數(shù)據(jù)，嘗試做W－v，W－v2等圖象，探究W、v的關系?！飻?shù)據(jù)處理1．速度數(shù)值的獲得：實驗獲得的是如圖所示的紙帶，為探究橡皮筋彈力做功與小車速度的關系，需要測量的是彈力做功結束時小車的速度，即小車做勻速運動的速度。所以，應該在紙帶上測量的物理量是圖中A1、A3間的距離x，小車此時速度的表達式為v＝eq\f(x,2T)，其中T是打點計時器的打點周期。即選擇相鄰距離基本相同的若干點A1、A2、A3…來計算小車勻速運動時的速度。2．計算小車做的功分別為W、2W、3W…時對應的v、v2、v3、eq\r(v)…的數(shù)值，填入表格。WvnW2W3W4W5Wvv2v3eq\r(v)3．逐一與W的一組數(shù)值對照，判斷W與v、v2、v3、eq\r(v)…的可能關系或嘗試著分別畫出W與v、W與v2、W與v3、W與eq\r(v)間關系的圖象，找出哪一組的圖象是直線，從而確定功與速度的正確關系?！镎`差分析1．誤差來源：一是由于忘記平衡摩擦力或沒有完全平衡摩擦力對實驗的影響，二是橡皮筋長度、粗細不一，使得拉力及拉力的功與條數(shù)不成正比帶來誤差，三是紙帶上所打點的間距測量也會帶來誤差。四是描點不準帶來誤差。2．減小誤差的辦法(1)實驗前要先平衡摩擦力。(2)盡量選用同一規(guī)格的橡皮筋。(3)選用間距均勻的幾個間隔，測量其總長度，求得平均速度。(4)描點時既要觀察各點的位置關系，又要考慮應有的函數(shù)關系，若拉力大，小車速度大，點數(shù)少，可能使W與v呈線性關系，控制小車速度，加大縱坐標單位長度，可減小誤差?！镒⒁馐马?．平衡摩擦力的方法：將木板一端墊高，輕推小車，由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否做勻速運動，找到木板的一個合適的傾角。2．測小車速度時，紙帶上的點應選均勻部分的，也就是選小車做勻速運動的。3．橡皮筋應選規(guī)格一樣的，力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計算出具體數(shù)值。4．每次釋放小車時，都要讓它從同一位置由靜止開始運動。5．小車質量應大一些，使紙帶上打的點多一些?！锼冈O計由重物通過滑輪牽引小車，當小車的質量比重物大得多時，可以把重物所受的重力當做小車受到的牽引力，如圖所示．改變重物的質量或者改變小車運動的位移，也就改變了牽引力做的功，從而探究牽引力做的功與小車獲得的速度間的關系．v/(m·s－1)0.000.801.101.281.531.761.89W/J0.001.002.003.004.005.006.00根據(jù)以上數(shù)據(jù)，怎樣才能找出W與v的關系？由圖象可以看出，W很可能與v2成正比，通過計算，列表如下：v2/(m2·s－2)W/J0.000.000.641.001.212.001.643.002.344.003.105.003.576.00依據(jù)上述數(shù)據(jù)，作W－v2的圖象如圖所示。結論：由圖象可知，功與速度的平方成正比?！咀冃巍肯卤硎窃谔骄抗εc物體速度變化的關系時得到的數(shù)據(jù)。請根據(jù)以下數(shù)據(jù)在圖中完成W－v、W－v2、W－v3圖象，并由圖象確定功與速度變化的關系是________。W(一條橡皮筋做的功作為功的單位)12345678v(m/s)1.42.02.42