弹性势能探究功与物体速度变化的关系课件.ppt
5、探究弹性势能的表达式6、探究功与物体速度变化的关系华高高一物理 2017.3,发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而具有的势能，这种势能叫做弹性势能。,一、弹性势能,探究问题一：弹性势能可能与哪些因素有关（类比、猜想）,1.重力势能与物体被举起或下降的高度有关，那么弹性势可能与有关？,2.还可能与有关？,弹性势能可能与哪几个物理量有关,1、弹簧长度的改变量,2、劲度系数,问题探究二,你将从什么知识入手研究影响弹性势能的因素？,弹力做功！,请你大胆猜测弹力做功和弹性势能变化量之间的关系？,问题探究三,这里的弹力有什么特点，如何计算弹力做功？,微元法,联想,拉力（变力）做功的计算方法：,弹簧的弹性势能的表达式,说明：一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零,EPkl2/2,弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系,弹簧弹力做正功，弹性势能减少 弹簧弹力做负功，弹性势能增加,小结,一、弹性势能:,二、弹簧的弹性势能的表达式,三、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系,弹簧弹力做正功，弹性势能减少弹簧弹力做负功，弹性势能增加,发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而具有的势能，叫做弹性势能。,复习,弹性势能,重力势能,动能,重力做功,弹力做功,外力做功,速度,？,WGEP1EP2,猜想,（1）物体的动能与哪些因素有关？,（2）如何进行研究？,猜测物体的动能可能与其质量和速度有关。,用控制变量法，先控制质量不变，用实验研究物体的动能与速度的关系。,（1）物体动能的变化由做功引起。那么，实验中如何对物体做功？又怎样来表示功的大小呢？,一、实验的设计,思路引导,可以是恒力做功。例如用一砝码盘牵引着小车做实验，可以通过改变砝码盘的质量，用W=FS表示功的大小。,也可以是变力做功。例如，用书上采用的通过增加每次牵引小车的橡皮筋数目的办法来表示功的大小。,木板、小车、橡皮筋(若干）、打点计时器、电源、纸带、钉子2枚,探究的器材,探 究的 思 路,1、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v 3、数据处理，寻找W与v的关系,如何使拉力做的功等于合力做的功？即如何抵消摩擦力。,思考,小车在运动过程中，有哪些力做功？,把木板的一端垫高，使重力沿斜面向下的力与摩擦力平衡,拉力和摩擦力做功,1、小车在木板上运动过程中，哪一阶段橡皮筋对小车做功？这个功能否直接求解？,问题1,方案一：第一次，橡皮筋拉长一定距离做功W 第二次，可把橡皮筋拉长为原来的2倍， 做功?,方案二：第一次用一条橡皮筋拉小车，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，且两次使每条橡皮筋伸长是一样的，这样就可以使第二次的功的功为第一次功的两倍，利用倍数关系可以巧妙地避开直接测量变力做功的问题,利用倍数关系可以巧妙地避开直接测量变力做功的问题,1、探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？,橡皮筋的弹力做功不不容易计算，然而改用橡皮筋的条数，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。即，橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W,这是本实验的精妙之处,问题2,每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？,我们由问题一可以知道：为了使弹力功的大小与橡皮筋的条数成正比，因此，每次拉长橡皮筋的长度应该相等。,问题3,小车获得的速度怎样计算？,由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出。而且测量小车的速度一定是小车匀速运动时速度。即小车的末速度。,可以用打点计时器测量小车的速度。,可以用与气垫导轨配套的光电门的方法来测量小车运动的速度。,问题4,应该采用那些点距来计算小车的速度？,小车的运动情况：,变加速直线运动（加速度越来越小的加速运动）,匀速运动,减速运动,如图：,我们应该求小车匀速阶段的速度。即：弹力做功刚完毕时小车的速度,例: 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,（1）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？ . . . . . . . . A B C D E F G,（1）选用DG段,（2）V=LDG / tDG,4、在上述实验中打出的5 条纸带中，分别找出小车开始近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时的速度v1 、v2 、v3 、v4 、v5 。,3、用2 条、3 条、4 条、5 条橡皮筋分别代替1 条橡皮筋重做实验，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。,1、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，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，直至轻推小车后使小车恰能在板上做匀速直线运动为止。,2、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，释放小车。,实验过程,C B A,问题5,实验完毕后，我们用什么方法分析橡皮筋对小车做的功和小车速度变化的关系？,先对测量数据进行估算，或者做出Wv的图象，分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得速度的定量关系。,数据处理,WV2 ，即功与物体的速度的平方成正比。,做出Wv的图象，如果不是直线。,做出Wv2的图象，如果是一条直线,实验结论：,实验实例,（电火花计时器）,实验数据,Wv图象,实验实例,实验数据,Wv图象,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,课堂练习,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、探究力对物体做功与物体加速度变化的关系D、探究力对物体做功与物体速度变化的关系,D,实验回顾,1、长木板，两侧适当的对称位置钉两个铁钉2、小车（前面带小钩） 3、砝码（应该使小车的质量大些）4、56条等长的橡皮筋5、打点计时器及纸带6、学生电源及导线7、刻度尺,本节实验需要的器材有：,操作技巧,1、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？2、测量橡皮筋拉力做功时利用倍数关系巧妙地避开直接测量变力做功的问题（但必须注意实验时，每次拉长橡皮筋的长度应该相等。3、纸带上的点距并不都是均匀的，应该采用那些点距来计算小车的速度？为什么？,学生分组实验，并思考下面的问题：,误差分析,误差是不可避免的，但我们可以尽量减少它。我们需要注意：,1、准备橡皮筋,市售的橡皮筋规格不满足实验要求，而且用至4根以上时弹力过大，使打出的纸带点数过少，以致找不出小车在不受弹力做匀速时所打出的点。可以选择服装中使用的多股橡皮筋的松紧带，外形有带状和圆柱状。,2、实验时可用6根橡皮筋，打出6条纸带，连同O点可以有7个点，在描绘曲线时比较容易判断曲线的性质。,误差分析,误差是不可避免的，但我们可以尽量减少它。我们需要注意：,3、在长木板上，小车、铁钉、打点计时器的位置应调整适当，以保证打在纸带上的点便于处理，求出小车运动的速度。,4、平衡摩擦力时，可使木板略微倾斜，作为补偿。,误差分析,误差是不可避免的，但我们可以尽量减少它。我们需要注意：,5、小车的质量较小，当用多条橡皮筋时，打出的点过少，应改用质量稍大的小车（或可加砝码），以保证打出的点便于处理。,6、纸带上的点并不是均匀的，应该选用点迹均匀的部分来确定小车的速度。,实验目标 ： 探究功与速度变化的关系实验器材 ：长木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器、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,实验小结,
