Question

【題目】現有以下器材:小球、光滑弧形軌道、刻度尺、鉛筆、白紙、復寫紙、鐵架臺、重錘等．
（1）請設計一個探究合外力的功與物體速度的關系的實驗方案．
（2）說明探究合外力做功與速度關系的方法．

Answer 1

【答案】
（1）

實驗方案:

①如圖所示，固定好軌道，讓其末端保持水平;

②讓小球從軌道的某一高度h處由靜止滾下，最后落在置于水平面上的白紙及復寫紙上;

③記下小球釋放點及最后落點的位置，用刻度尺測出釋放點的高度h及落點P到O點的距離x;

④多次改變小球的釋放點位置，記錄并測量每次的h、x的值．

（2）

探究方法:

①由小球的落點P到O點的距離可求得平拋的初速度v=，由下落的高度h可求沿軌道運動中合力(重力)的功W=mgh，t一定，mg一定，所以h與x的關系反映了W與v的關系;

②在坐標紙上建立h-x坐標系，描出一系列點;

③用平滑的曲線連接各個點;

④可嘗試畫出h-x2、h-x3或h-圖線，探究功與速度的關系．

【解析】(1)實驗方案:
② 如圖所示，固定好軌道，讓其末端保持水平;

②讓小球從軌道的某一高度h處由靜止滾下，最后落在置于水平面上的白紙及復寫紙上；
③記下小球釋放點及最后落點的位置，用刻度尺測出釋放點的高度h及落點P到O點的距離x;
④多次改變小球的釋放點位置，記錄并測量每次的h、x的值．(2)探究方法:
①由小球的落點P到O點的距離可求得平拋的初速度v=，由下落的高度h可求沿軌道運動中合力(重力)的功W=mgh ， t一定，mg一定，所以h與x的關系反映了W與v的關系;
②在坐標紙上建立h-x坐標系，描出一系列點;
③用平滑的曲線連接各個點;
④可嘗試畫出h-x2、h-x3或h-圖線，探究功與速度的關系．
【考點精析】通過靈活運用功能關系，掌握當只有重力（或彈簧彈力）做功時，物體的機械能守恒；重力對物體做的功等于物體重力勢能的減少:W G =E p1 -E p2；合外力對物體所做的功等于物體動能的變化:W 合 =E k2 -E k1 （動能定理）；除了重力（或彈簧彈力）之外的力對物體所做的功等于物體機械能的變化:W F =E 2 -E 1即可以解答此題．