简论探究功与速度变化的关系

摘要：探究功与速度变化的关系实验方案的设计和比较以及学生的数据处理。

关键词：简论；探究；功与速度变化；关系

人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》必修2第七章《机械能守恒定律》第6节《探究功与速度变化的关系》实验是一个综合性较强的力学实验，它贯穿了平均速度、瞬时速度、力、位移、功、动能多个概念。力对物体做功会改变物体的动能，实验力图通过“功”这个桥梁把动能与速度联系起来，力对物体做功意味着物体的速度发生变化，因此通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系，就得到动能与速度的关系式。

一、 设计实验方案

探究方案一：我们以平板上的小车为研究对象，使它在绳子牵引力的作用下从静止开始运动，如图1，首先平衡小车与木板间的摩擦力，然后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。小车运动的位移可以由纸带测出。成倍的改变重物的质量，在小车运动的位移相等时，牵引力对小车做的功也成倍变化。测出位移尽量相等的点对应的速度v，我们以功W为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，作个W∝v草图，再寻找W∝v2。

图1由重物提供牵引力

探究方案二：我们以平板上的小车为研究对象，使小车在橡皮筋的作用下弹出。如图2，首先平衡小车与木板间的摩擦力，然后使小车在1根橡筋的作用下弹出。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；