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  3. 材料如图所示为高中某教材“探究功与速度变化的关系”一节中“探究功与速度变化的关系

材料如图所示为高中某教材“探究功与速度变化的关系”一节中“探究功与速度变化的关系

免费题库2022-08-02  78
问题 材料如图所示为高中某教材“探究功与速度变化的关系”一节中“探究功与速度变化的关系”的探究实验：参考案例一如图7．6—1，由重物通过滑轮牵引小车，当小车的质量比重物大很多时，可以把重物所受的重力当作小车受到的牵引力。小车运动的距离可以由纸带测出。改变重物的质量或者改变小车运动的距离．也就改变了牵引力做的功。参考案例二如图7．6—2。使小车在橡皮筋的作用下弹出。第二次、第三次……操作时分别改用2根、3根……同样的橡皮筋，并使小车从同样的位置被弹出。那么，橡皮筋对小车做的功一定是第一次的2倍、3倍……测出小车被弹出后的速度，能够找到牵引力对小车做的功与小车速度的关系。任务：（1）这个演示实验可用于什么物理知识的教学?（2）用此实验设计一个教学片段，帮助学生理解与该现象相关的物理知识。
选项
答案
解析 （1）可用于探究力对物体做的功与速度大小的关系。
（2）教学片段：
师：前面我们研究了什么力的功和什么能的转化?
生：重力做功和重力势能的转化。弹力做功和弹性势能的转化。
师：大家也知道物体的动能与速度有关，那么大家猜想下力对物体的功，与物体的速度又有什么关系呢?
生：力对物体做的功越多，物体的速度变化越大。
师：嗯，非常好，同学们的想象力很丰富，这一节我们通过实验探究力对原来静止的物体做的功与物体的速度的关系。同学们都预习了课本上给的物理情景．情景里是求哪个力的功?
生：课件给出小车在橡皮筋拉动下运动起来。橡皮筋拉长发生形变会对小车做功，同时小车由静止会运动起来，速度发生变化。
师：我们怎样求橡皮筋拉力的功呢?每根橡皮筋的拉力是变力，不好求，我们可以用W来表示。
生：知道比例关系也可以。
师：怎样建立比例关系?
生：一根橡皮筋拉动时做功为W，那么两根时就应该是2W，三根时就是3W……六根就是6W，这样通过改变橡皮筋的条数，就可以得到一组成比例关系的功。
师：很好，这是本实验的精妙之处，避免求出数据，但我们对橡皮筋有什么要求呢?
生：橡皮筋要完全相同，拉伸长度相同，保证每根橡皮筋的拉力做功相同。
师：在长木板的A端固定两个钉子，挂上一根橡皮筋，另一端挂在小车上，从原长B处拉到A点，做功W，换上两根相同的橡皮筋．同样从B拉到A。
师：橡皮筋的功是表示出来了，但是我们要研究合力的功，那么橡皮筋的拉力是合力吗?小车还受哪些力?
生：还有摩擦力、重力、支持力。
师：除了拉力做功以外还有哪个力做功?
生：还有摩擦力做功。
师：怎样平衡摩擦力?
生：让一端倾斜，使重力的分力等于摩擦力。
师：嗯，非常聪明。现在合力的功我们已经解决了，接下来要求速度，怎么求呢?
生：用打点计时器打出纸带，通过纸带求速度，用平均速度代替瞬时速度。
师：这是平衡摩擦后打出的纸带，怎么求末速度?
生讨论后：小车由静止释放初速度为零．末速度是取打点均匀的一段用量出的位移比上时间就是小车在弹力作用下的末速度。
师：原因是什么?
生：橡皮筋从原长B点拉到了C点，松手后小车在C点到B点的过程是变加速运动到B点后开始做匀速运动，那么匀速运动的速度就是小车的末速度，在纸带上就是打点均匀的一段，量出长度比上时间就求出了小车的末速度V，六次实验就求六个V。
组织实验，得出数据。
师：若实验总共做6次，得到六组数据（W、V1）（2W、V2）（3W、V3）…，将这些点在平面直角坐标系中描出并连接，得到什么图像呢?
生：图像是抛物线。
师：好．那么大家讨论交流下，力对物体的功与物体的速度又有什么关系呢?
生：力对物体的功与物体的速度的平方成正比。
师：非常好，这就是我们这节课的结论。
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