专题7.5和7.6 实验:探究弹性势能的表达式 探究功与速度变化的关系(讲)-2014-2015学年人教版高一物理同步精品课堂(基础版)(必修2)/专题7.5和7.6 实验:探究弹性势能的表达式 探究功与速度变化的关系(讲)-2014-2015学年人教版高一物理同步精品课堂(基础版)(必修2)(原卷版).doc:
知识点一、弹性势能
1.概念.
发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用而具有的势能.
2.决定弹性势能大小的相关因素的猜想.
弹性势能与重力势能同属于势能,由此影响弹性势能的因素猜想如下:
弹性势能与弹簧的劲度系数和形变量有关
3.弹性势能的特点.
(1)弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点,因相对位置改变而具有的能量,因而也是对系统而言的.
(2)弹性势能也是相对的,其大小在选定了零势能面后才有意义.对弹簧,零势能面一般选弹簧自由长度时为零.
知识点二、弹性势能大小的探究
1.弹力做功特点.
随弹簧形变量的变化而变化,还因为弹簧的不同而不同.
2.弹力做功与弹性势能的关系.
3.“化变为恒”求拉力做功.
W总=F1Δl1+F2Δl2+…+FnΔln.
4.“Fl”图象面积的意义.
表示弹性势能的值.
【典型例题】关于弹性势能,下列说法错误的是( )
A.发生弹性形变的物体都具有弹性势能
B.只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能
C.弹性势能可以与其他形式的能相互转化
D.弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳
【针对训练1】如图所示,质量为m的物体静止在地面上,物体上面连着一个轻弹簧,用手拉住弹簧上端上移H,将物体缓缓提高h,拉力F做功WF,不计弹簧的质量,则下列说法正确的是( )
A.重力做功-mgh,重力势能减少mgh
B.弹力做功-WF,弹性势能增加WF
C.重力势能增加mgh,弹性势能增加FH
D.重力势能增加mgh,弹性势能增加WF-mgh
【针对训练2】一根弹簧的弹力与弹簧的伸长量之间的关系图线如图所示,那么弹簧的伸长量由8 cm到4 cm的过程中,弹力做功与弹性势能的变化量分别为( )
A.3.6 J,-3.6 J B.-3.6 J,3.6 J
C.1.8 J,-1.8 J D.-1.8 J,1.8 J
知识点三、实验:探究功与速度变化的关系
1.探究的目的是研究外力对物体做功与物体速度变化的关系.
2.小车的末速度用纸带和打点计时器来测量.
3.本实验并不需要测量橡皮筋做的功到底是多少焦耳,只要测出以后各次实验橡皮筋做的功是第一次实验时的倍数,这样做可以大大简化操作.
4.实验所选取的器材:平板、小车、橡皮、钉子、打点计时器、纸带.
5.寻找功与速度变化的关系.
以橡皮筋的拉力所做个功W为纵坐标,小车的速度v为横坐标,作出W-v曲线(即功—速度曲线).分析这条曲线,得出橡皮筋的拉力对小车所做的功与小车获得的速度的定量关系.
6.误差分析.
本实验误差主要来源于以下几个方面:一是由于忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力对实验的影响;二是橡皮筋长度、粗细不一,使得拉力及拉力的功与条数不成正比带来误差;三是纸带上所打点的间距测量也会带来误差;四是描点不准带来误差.
7.注意事项.
(1)适度平衡小车受到摩擦力;
(2)每次实验小车都要从同一位置由静止开始运动;
(3)应选择粗细均匀,一致性好的橡皮筋;
(4)橡皮筋的拉伸长度要适度;
(5)使小车挂在橡皮筋的中点,放正小车,使小车沿木板的中间线运动
注意:本实验误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一,致使橡皮筋的拉力做的功与橡皮筋的条数不成正比;其次是速度的测量误差,小车受力为零的位置不一定在设定的位置;由于小车不受拉力的位置不一定在设定点,这就使拉力做的功与橡皮筋的条数不成正比,这样作出的图象就会发生偏离.
【典型例题】在本实验中,小车在运动中会受到阻力作用.这样,在小车沿木板滑行过程中,除橡皮筋对其做功以外,还有阻力做功,这样便会给实验带来误差,我们在实验中想到的办法是,使木板略微倾斜,对于木板的倾斜程度,下列说法中正确的是( )
A.木板只是稍微倾斜一下即可,没有什么严格的要求
B.木板的倾斜角度在理论上应满足下面的条件:即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力
C.如果小车在木板上能做匀速运动,则木板的倾斜程度是符合要求的
D.其实木板不倾斜,问题也不大,因为实验总是存在误差的
【针对训练1】关于“探究功与速度变化的关系”实验中,下列叙述正确的是( )
A.每次实验必须设法求出橡皮筋对小车做功的具体数值
B.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致
C.放小车的长木板应该尽量使其水平
D.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出
【针对训练2】在“探究功与物体速度变化关系”的实验中,甲、乙两位同学的实验操作均正确.甲同学根据实验数据作出了功和速度的关系图线,如图甲所示,并由此图线得出“功与速度的平方一定成正比”的结论.乙同学根据实验数据作出了功与速度平方的关系图线,如图乙所示,并由此也得出“功与速度的平方一定成正比”的结论.关于甲、乙两位同学的分析,你的评价是( )
专题7.5和7.6 实验:探究弹性势能的表达式 探究功与速度变化的关系(讲)-2014-2015学年人教版高一物理同步精品课堂(基础版)(必修2)/专题7.5和7.6 实验:探究弹性势能的表达式 探究功与速度变化的关系(讲)-2014-2015学年人教版高一物理同步精品课堂(基础版)(必修2)(解析版).doc:
知识点一、弹性势能
1.概念.
发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用而具有的势能.
2.决定弹性势能大小的相关因素的猜想.
弹性势能与重力势能同属于势能,由此影响弹性势能的因素猜想如下:
弹性势能与弹簧的劲度系数和形变量有关
3.弹性势能的特点.
(1)弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点,因相对位置改变而具有的能量,因而也是对系统而言的.
(2)弹性势能也是相对的,其大小在选定了零势能面后才有意义.对弹簧,零势能面一般选弹簧自由长度时为零.
知识点二、弹性势能大小的探究
1.弹力做功特点.
随弹簧形变量的变化而变化,还因为弹簧的不同而不同.
2.弹力做功与弹性势能的关系.
3.“化变为恒”求拉力做功.
W总=F1Δl1+F2Δl2+…+FnΔln.
4.“Fl”图象面积的意义.
表示弹性势能的值.
【典型例题】关于弹性势能,下列说法错误的是( )
A.发生弹性形变的物体都具有弹性势能
B.只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能
C.弹性势能可以与其他形式的能相互转化
D.弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳
【答案】B
【针对训练1】如图所示,质量为m的物体静止在地面上,物体上面连着一个轻弹簧,用手拉住弹簧上端上移H,将物体缓缓提高h,拉力F做功WF,不计弹簧的质量,则下列说法正确的是( )
A.重力做功-mgh,重力势能减少mgh
B.弹力做功-WF,弹性势能增加WF
C.重力势能增加mgh,弹性势能增加FH
D.重力势能增加mgh,弹性势能增加WF-mgh
【答案】D
【针对训练2】一根弹簧的弹力与弹簧的伸长量之间的关系图线如图所示,那么弹簧的伸长量由8 cm到4 cm的过程中,弹力做功与弹性势能的变化量分别为( )
A.3.6 J,-3.6 J B.-3.6 J,3.6 J
C.1.8 J,-1.8 J D.-1.8 J,1.8 J
【答案】C
知识点三、实验:探究功与速度变化的关系
1.探究的目的是研究外力对物体做功与物体速度变化的关系.
2.小车的末速度用纸带和打点计时器来测量.
3.本实验并不需要测量橡皮筋做的功到底是多少焦耳,只要测出以后各次实验橡皮筋做的功是第一次实验时的倍数,这样做可以大大简化操作.
4.实验所选取的器材:平板、小车、橡皮、钉子、打点计时器、纸带.
5.寻找功与速度变化的关系.
以橡皮筋的拉力所做个功W为纵坐标,小车的速度v为横坐标,作出W-v曲线(即功—速度曲线).分析这条曲线,得出橡皮筋的拉力对小车所做的功与小车获得的速度的定量关系.
6.误差分析.
本实验误差主要来源于以下几个方面:一是由于忘记平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力对实验的影响;二是橡皮筋长度、粗细不一,使得拉力及拉力的功与条数不成正比带来误差;三是纸带上所打点的间距测量也会带来误差;四是描点不准带来误差.
7.注意事项.
(1)适度平衡小车受到摩擦力;
(2)每次实验小车都要从同一位置由静止开始运动;
(3)应选择粗细均匀,一致性好的橡皮筋;
(4)橡皮筋的拉伸长度要适度;
(5)使小车挂在橡皮筋的中点,放正小车,使小车沿木板的中间线运动
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