（10分）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，有三個(gè)同學(xué)做了如下的實(shí)驗(yàn)：⑴張三同學(xué)安裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖a所示，實(shí)驗(yàn)得到紙帶上留下的打點(diǎn)痕跡情況如圖b所示,這樣的操作可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)-高三物理-魔方格
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>
1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究力對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系。
2、體會(huì)探究的過(guò)程和所用的方法。
①實(shí)驗(yàn)思想方法：倍增法。雖為變力做功，但橡皮條做的功，隨著橡皮條數(shù)目的成倍增加功也成倍增加。這種方法的構(gòu)思極為巧妙。歷史上，庫(kù)侖應(yīng)用類似的方法發(fā)現(xiàn)了著名的庫(kù)侖定律。當(dāng)然，恒力做功時(shí)，倍增法同樣適用。
②數(shù)據(jù)處理方法：圖像法。作出功－速度（W-v）曲線，分析這條曲線，得出功與速度變化的定量關(guān)系。
③本實(shí)驗(yàn)中，還用到紙帶的分析、速度的測(cè)量、力的平衡等相關(guān)的知識(shí)與技能。
3、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂；并通過(guò)親身實(shí)踐，樹立起“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)理念。
實(shí)驗(yàn)原理：
1、分析與猜測(cè)
①通過(guò)研究重力做的功，我們確立了重力勢(shì)能的表達(dá)式，通過(guò)分析彈力做的功，我們探究了彈性勢(shì)能的表達(dá)式，那么，要研究動(dòng)能的變化，也要從力做功開始。
②物體在力的作用下通過(guò)一段位移時(shí)，力會(huì)對(duì)物體做功，物體的速度也會(huì)發(fā)生變化，所以二者之間存在聯(lián)系。
2、探究的思路
①要探究功與物體速度變化的關(guān)系，就要改變力對(duì)物體做的功，測(cè)出力對(duì)物體做不同功時(shí)物體的速度。
②為簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)，可將物體初速度設(shè)置為零，利用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)橡皮筋來(lái)對(duì)小車做功W，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)測(cè)量小車獲得的速度v，然后分析功W與速度v的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)器材：
木板、小車、橡皮筋、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)、電源、紙帶等。
實(shí)驗(yàn)步驟：
1、按裝置圖安裝好實(shí)驗(yàn)器材；
2、平衡摩擦力：將木板固定，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端稍微墊高，使小車能牽引紙帶在木板上做勻速運(yùn)動(dòng)；
3、先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)出小車前端通過(guò)兩鐵釘連線時(shí)小車的速度v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做功為W1，將數(shù)據(jù)記入表格，用標(biāo)尺記錄小車的初始位置；
4、改用2條、3條、4條……橡皮筋重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，讓小車開始位置相同，每次橡皮筋拉開的長(zhǎng)度相同，記錄橡皮筋做功2W、3W、4W……情況下小車獲得的速度v2、v3、v4……；
5、分析數(shù)據(jù)，研究W與v的關(guān)系。
數(shù)據(jù)處理：
用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
我們可根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，分別作出W—v曲線、W—v2曲線、W—v3曲線……哪一種圖象更接近于過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，功與速度之間就是哪一種正比關(guān)系。
用圖象法處理數(shù)據(jù)，要比計(jì)算法更簡(jiǎn)捷更直觀。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
無(wú)論是通過(guò)計(jì)算法還是作圖法都可以得出力對(duì)物體做的功與物體速度的平方成正比的結(jié)論，即W∝v2。
注意事項(xiàng)：
1、平衡摩擦力：實(shí)驗(yàn)中的小車不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力對(duì)小車做負(fù)功，我們研究的是橡皮筋做的功與物體速度的關(guān)系，應(yīng)設(shè)法排除摩擦力的影響?？刹捎脤⒛景逡欢藟|高的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。將木板一端墊高，使重力沿斜面方向的分力與摩擦力相平衡，就消除了摩擦力的影響。
2、每次實(shí)驗(yàn)所用的橡皮筋都相同并且橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都保持一致。
3、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上相鄰各點(diǎn)的間距并不均勻，應(yīng)選間距均勻的那一段紙帶來(lái)計(jì)算小車的速度，因這一小段是橡皮筋對(duì)小車做功完畢時(shí)的情形。(小車速度也可借助光電
門來(lái)測(cè)量)
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