2017-2018学年高中物理人教版必修2:第七章 第6节实验:探究功与速度变化的关系教案1
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  皮筋拉伸的长度都保持一致,那么,第2次、第3次......实验中橡皮筋对小车做的功就是第一次的2倍、3倍......如果把第一次实验时橡皮筋的功记为W,以后各次的功就是2W、3W......

  虽为变力做功,但橡皮条做的功,随着橡皮条数目的成倍增加功也成倍增加。这种方法的构思极为巧妙。历史上,库仑应用类似的方法发现了著名的库仑定律。当然,恒力做功时,倍增法同样适用。

  (3)数据处理方法:图像法

  以橡皮筋对小车做的功为纵坐标,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曲线,即功-速度曲线。分析这条曲线,可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系。

  这里,我们并没有测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳,只是测出以后各次实验时橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍。这对于本实验已经足够了。这样做可以大大简化操作。

  实际上,本实验作图时,速度坐标轴也不必标出小车速度的具体数值。把第一次测出的速度标为v,算一算第2、第3......次实验时测出的速度是v的几倍,在横坐标上每一个小格代表v,就可以了。

  2.学生思考,提出预案

  (1)学生提出多种设计预案,在课堂上展示设计的思路和方法。

  比如:课本方案、气垫导轨加数字毫秒计方案、铁架台打点计时器自由落体方案等。

  (2)教师针对各种设计预案,进行分析。

  主要从合理性、科学性、可行性等方面进行分析(略)。

  3.师生研讨,初定方案

  (1)制定基本的实验方案

  互动以下面几个问题为中心展开:

  ①探究中,我们是否需要橡皮筋做功的具体数值?

  不需要。因为实验是以倍增的思想方法设计,若橡皮筋第一次做功为W,则橡皮筋第二次做功为2W,......、橡皮筋第n次做功为nW。且实验巧妙地将倍增的物理方法应用于变力做功。

  ②为了达到各次实验中橡皮筋做的功成倍增加,即实现倍增,对各次实验中橡皮筋的伸长量有什么要求?你想出了什么办法?

  各次实验中橡皮筋的伸长量必须相同。若使小车在橡皮筋的变力作用下产生的位移相同,就要有相同的运动起点。具体方法是:以第一次实验时小车前(或后)端的位置为基准,垂直运动方向在木板上作出一条水平线。以后改变橡皮筋的条数时,小车前(或后)端仍以此位置为基准(均从静止)运动。

  ③小车获得的速度怎样计算?

  小车在橡皮筋作用结束后,做匀速运动。找出纸带中点距相等的一段。求出点距相等一段的平均速度,即为小车匀速运动的速度,即小车加速后获得的速度。

  ④是否一定需要测出每次加速后小车速度的数值?可以怎样做?

  不一定需要。(当然,也可以测出每次加速后小车速度的数值)

  设第一次小车获得的速度为v,小车在第一次、第二次、......、第n次实验中获得的速度分别为、......,若令v1=v,则、......,即小车在第二次以后实验中获得的速度可以用第一次实验中获得的速度的倍数来表示。

  ⑤实验完毕后,用什么方法分析橡皮筋对小车做的功与小车速度的关系?

  图像法。

  ⑥如何在坐标纸上建立两轴物理量?如何确定适当的标度?

纵坐标表示橡皮筋对小车做的功W,横坐标表示小车获得的速度v。