《第03節(jié) 探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì)2

探究動(dòng)能定理教學(xué)設(shè)計(jì)懷集中學(xué)歐陽慧泉原型實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)和回顧一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．通過實(shí)驗(yàn)探究外力做功與物體速度變化的關(guān)系。2．通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出外力做功與物體速度平方的正比關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理1．改變功的大?。翰捎萌鐖D所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用1條，2條，3條，…規(guī)格同樣的橡皮筋將小車?yán)酵晃恢糜伸o止釋放，橡皮筋拉力對(duì)小車所做的功依次為W,2W,3W，…2．確定速度的大?。盒≤嚝@得的速度v可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出，也可以用其他方法測(cè)出。3．尋找功與速度變化的關(guān)系：以橡皮筋拉力所做的功W為縱坐標(biāo)，小車獲得的速度v為橫坐標(biāo)，繪出W-v或W-v2圖像。分析圖像，得出橡皮筋拉力對(duì)小車所做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系。三、實(shí)驗(yàn)器材小車(前面帶小鉤)、長木板(兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱位置釘兩個(gè)鐵釘)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(若使用電火花計(jì)時(shí)器則不用學(xué)生電源)、若干條等長的橡皮筋、毫米刻度尺。四、實(shí)驗(yàn)步驟1．按原理圖將儀器安裝好。2．平衡摩擦力：在長木板的有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端下面墊一塊木板，反復(fù)移動(dòng)木板的位置，直至小車上不掛橡皮筋時(shí)，輕推小車，紙帶打出的點(diǎn)間距均勻，即小車能勻速運(yùn)動(dòng)為止。3．先用1條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的速度v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為W，將這一組數(shù)據(jù)記入表格。4．用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同，這時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為2W，測(cè)出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格。5．用3條，4條，…橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測(cè)出功和速度，記入表格。五、數(shù)據(jù)處理1．求小車速度實(shí)驗(yàn)獲得如圖所示紙帶，利用紙帶上點(diǎn)跡均勻的一段測(cè)出兩點(diǎn)間的距離，如紙帶上A、C兩點(diǎn)間的距離x，則v＝eq\f(x,2T)(其中T為打點(diǎn)周期)。2．計(jì)算W,2W,3W，…時(shí)對(duì)應(yīng)v、v2的數(shù)值，填入下面表格。W2W3W4W5Wvv23．作圖像在坐標(biāo)紙上分別繪出W-v和W-v2圖線，從中找出功與速度變化的關(guān)系。六、誤差分析1．誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細(xì)不一，使橡皮筋的拉力做功W與橡皮筋的條數(shù)不成正比。2．沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過大也會(huì)造成誤差。3．利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí)，測(cè)量不準(zhǔn)帶來誤差。七、注意事項(xiàng)1．平衡摩擦力時(shí)，將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡。方法是輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角。2．測(cè)小車速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，即選小車做勻速運(yùn)動(dòng)的部分。3．橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的。力對(duì)小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算出具體數(shù)值。4．小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些。習(xí)題演練以及變形實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)：1、如圖甲所示，某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)思想、原理及操作，進(jìn)行“研究合力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。(1)為達(dá)到平衡阻力的目的，取下細(xì)繩及托盤，通過調(diào)整墊片的位置，改變長木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做________運(yùn)動(dòng)。(2)連接細(xì)繩及托盤，放入砝碼，通過實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的紙帶。紙帶上O為小車運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為0.1s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G。實(shí)驗(yàn)時(shí)小車所受拉力為0.2N，小車的質(zhì)量為0.2kg。請(qǐng)計(jì)算小車所受合力做的功W和小車動(dòng)能的變化ΔEk，補(bǔ)填表中空格(結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第四位)。O－BO－CO－DO－EO－FW/J0.04320.05720.07340.0915ΔEk/J0.04300.05700.07340.0907分析上述數(shù)據(jù)可知：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)W＝ΔEk，與理論推導(dǎo)結(jié)果一致。(3)實(shí)驗(yàn)前已測(cè)得托盤質(zhì)量為7.7×10－3kg，實(shí)驗(yàn)時(shí)該組同學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為________kg(g取9.8m/s2[答案](1)勻速直線(或勻速)(2)0.11150.1105(3)0.0152、(2014·山東高考)某實(shí)驗(yàn)小組利用彈簧秤和刻度尺，測(cè)量滑塊在木板上運(yùn)動(dòng)的最大速度。實(shí)驗(yàn)步驟：①用彈簧秤測(cè)量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G；②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細(xì)繩和固定彈簧秤相連，如圖甲所示。在A端向右拉動(dòng)木板，待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F；甲③改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量，重復(fù)步驟①②；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61④如圖乙所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細(xì)繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測(cè)量重物P離地面的高度h；乙⑤滑塊由靜止釋放后開始運(yùn)動(dòng)并最終停在木板上的D點(diǎn)(未與滑輪碰撞)，測(cè)量C、D間的距離s。完成下列作圖和填空：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上繪出F-G圖線。(2)由圖線求得滑塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝______(保留2位有效數(shù)字)。(3)滑塊最大速度的大小v＝________(用h、s、μ和重力加速度g表示)。[答案](1)見解析圖(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正確)(3)eq\r(2μgs－h(huán))3、“在探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中(裝置如圖甲)：(1)下列說法哪一項(xiàng)是正確的________。(填選項(xiàng)前字母)A．平衡摩擦力時(shí)必須將鉤碼通過細(xì)線掛在小車上B．為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車質(zhì)量C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放(2)圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶的一部分，選取O、A、B、C計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz，則打B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為______m/s(保留三位有效數(shù)字)。答案：(1)C(2)0.653課堂總結(jié)《探究合外力做功與速度的關(guān)系》或者《探究動(dòng)能定理》有多種考查方式，但是他們都是在解決同樣的兩個(gè)