探究功与速度的关系

实验目的

探究橡皮筋对小车做的功 W 与小车获得速度 v 之间的关系。

实验原理

n 条相同的橡皮筋每次拉伸到相同长度，对小车做的功依次为 W、2W、3W……。橡皮筋恢复原长后小车做匀速运动，由纸带上点距均匀的部分求出速度 v。作 W-v 图像为曲线，作 W-v² 图像近似为过原点的直线，说明 W ∝ v²。

实验器材

• 长木板
• 小车
• 相同规格的橡皮筋若干条
• 打点计时器和纸带
• 电源
• 刻度尺
• 垫木

实验步骤

1. 垫高木板一端平衡摩擦力，使小车拖纸带能匀速下滑
2. 挂上 1 条橡皮筋，拉伸到固定位置，先接通电源再释放小车
3. 依次换用 2、3、4……条橡皮筋，每次拉伸到同一位置
4. 在纸带上取点距均匀的部分，用 v = x/t 求最大速度
5. 以橡皮筋做功为纵轴，分别作 W-v 和 W-v² 图像

实验现象与结论

橡皮筋条数越多，小车获得的速度越大。W-v 图像是曲线，W-v² 图像近似为过原点的直线。结论：合力对物体做的功与物体速度的平方成正比，为学习动能定理做铺垫。

注意事项

• 每次橡皮筋的拉伸长度必须相同
• 必须先平衡摩擦力
• 取纸带上点距均匀的部分计算速度

常见问题

为什么要平衡摩擦力？

平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力才可视为小车受到的合力，其做的功才等于合力做的功。

为什么取纸带上点距均匀的部分求速度？

橡皮筋恢复原长后不再做功，小车匀速运动，此时的速度就是橡皮筋做功后获得的最大速度。