《高一物理必修2》7.6 实验：探究功与速度变化的关系 同步专项练习

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7.6 实验：探究功与速度变化的关系
打卡物理：让优秀成为习惯
【知识方法——重点突出】
一、实验目的
1．通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系．
2．体会探究的过程和所用的方法．
二、实验原理
小车在橡皮筋作用下弹出，一条橡皮筋做功为 W，则采用 n条橡皮筋做功为 nW.
测出小车被弹出后的速度，探究橡皮筋对小车做功与小车速度的关系。
三、实验器材
木板、小车、橡皮筋、打点计时 器(电火花打点计时器)、电源、纸带等．
四、实验步骤
1．按装置图安装好实验器材．
2．平衡摩擦力：将木板固定，打点计时器的一端稍微垫高，使小车能牵引纸带在
木板上做匀速运动．
3．先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器打出的纸带测出小车前端通过两铁钉连
线时小车的速度 v1，设此时橡皮筋对小车做功为 W1，将数据记入表格，用标尺记录小
车的初始位置．
4．改用 2条、3条、4条……橡皮筋重复上述实验，让小车开始位置相同，每次
橡皮筋拉开的长度相同，记录橡皮筋做功 2W、3W、4W……情况下小车获得的速度
v2、v3、v4…….
5．分析数据，研究 W与v的关系．
五、数据的处理
用图象法处理实验数据
我们可根据实验测得的数据，分别作出 W—v 曲线、W—v2曲线、W—v3曲线……
哪一种图象更接近于过原点的倾斜直线，功与速度之间就是哪一种正比关系．
用图象法处理数据，要比计算法更简捷更直观．
六、实验结论
无论是通过计算法还是作图法都可以得出力对物体做的功与物体速度的平方成正
比的结论，即 W∝v2.
七、注意事项
1．平衡摩擦力：实验中的小车不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力对小车做
负功，我们研究的是橡皮筋做的功与物体速度的关系，应设法排除摩擦力的影响．可
采用将木板一端垫高的方法来实现．将木板一端垫高，使重力沿斜面方向的分力与摩
擦力相平衡，就消除了摩擦力的影响．
2．每次实验所用的橡皮筋都相同并且橡皮筋拉伸的长度都保持一致．
3．打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均匀，应选间距均匀的那一段纸
带来计算小车的速度，因这一小段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形．(小车速度也可
借助光电门来测量)
八、误差分析
1、W的误差来源：
（1）橡皮筋的长短、粗细不一，使橡皮筋的拉力与条数不成正比;
（2）摩擦力没有被完全抵消，使合力做的功不等于橡皮筋所做的功。
2、v的误差来源：
（1）测量误差：由于测量的不准确而产生的偶然误差；
（2）阻力误差：由于摩擦阻力而使小车离开橡皮筋后做减速运动，使 v的测量产
生误差。
九、不同实验方案
1.实验原理：重物通过滑轮牵引小车运动，利用纸带记录测量小车的速度.重物重
力当作小车牵引力，改变小车运动距离，改变牵引力做功，从而探究做功与速度的关
系.
2. 实验原理：物体做自由落体运动，重力做功改变物体速度。通过打点计时器
记录的纸带测量重物的速度，测量计数点间的距离计算重力做的功。
【分类精选——最新最全】
1．（2021·全国高一课时练习）（多选）在“探究功与物体速度变化的关系”的实验
中，根据所获得的数据，使用 Excel 作图，则下列图线可能正确的是（　　）
A．B．
C．D．
2．（2020·苏州市第五中学校高一月考）（多选）以下说法正确的是（　　）
A．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影
响
B．用此装置“探究加速度 a与力 F和质量m的关系”每次改变砝码及砝码盘总质量之
后，不需要重新平衡摩擦力
C．在用此装置“探究加速度 a与力 F和质量m的关系”时，应使小盘和盘内砝码的总
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