Question

【题目】现有以下器材:小球、光滑弧形轨道、刻度尺、铅笔、白纸、复写纸、铁架台、重锤等．
（1）请设计一个探究合外力的功与物体速度的关系的实验方案．
（2）说明探究合外力做功与速度关系的方法．

Answer 1

【答案】
（1）

实验方案:

①如图所示，固定好轨道，让其末端保持水平;

②让小球从轨道的某一高度h处由静止滚下，最后落在置于水平面上的白纸及复写纸上;

③记下小球释放点及最后落点的位置，用刻度尺测出释放点的高度h及落点P到O点的距离x;

④多次改变小球的释放点位置，记录并测量每次的h、x的值．

（2）

探究方法:

①由小球的落点P到O点的距离可求得平抛的初速度v=，由下落的高度h可求沿轨道运动中合力(重力)的功W=mgh，t一定，mg一定，所以h与x的关系反映了W与v的关系;

②在坐标纸上建立h-x坐标系，描出一系列点;

③用平滑的曲线连接各个点;

④可尝试画出h-x2、h-x3或h-图线，探究功与速度的关系．

【解析】(1)实验方案:
② 如图所示，固定好轨道，让其末端保持水平;

②让小球从轨道的某一高度h处由静止滚下，最后落在置于水平面上的白纸及复写纸上；
③记下小球释放点及最后落点的位置，用刻度尺测出释放点的高度h及落点P到O点的距离x;
④多次改变小球的释放点位置，记录并测量每次的h、x的值．(2)探究方法:
①由小球的落点P到O点的距离可求得平抛的初速度v=，由下落的高度h可求沿轨道运动中合力(重力)的功W=mgh ， t一定，mg一定，所以h与x的关系反映了W与v的关系;
②在坐标纸上建立h-x坐标系，描出一系列点;
③用平滑的曲线连接各个点;
④可尝试画出h-x2、h-x3或h-图线，探究功与速度的关系．
【考点精析】通过灵活运用功能关系，掌握当只有重力（或弹簧弹力）做功时，物体的机械能守恒；重力对物体做的功等于物体重力势能的减少:W G =E p1 -E p2；合外力对物体所做的功等于物体动能的变化:W 合 =E k2 -E k1 （动能定理）；除了重力（或弹簧弹力）之外的力对物体所做的功等于物体机械能的变化:W F =E 2 -E 1即可以解答此题．