Question

16．用如圖A所示的裝置，探究功與物體速度變化的關(guān)系．實驗時，先適當墊高木板，然后由靜止釋放小車，小車在橡皮條彈力的作用下被彈出，沿木板滑行．小車滑行過程中帶動通過打點計時器的紙帶，記錄其運動規(guī)律．請回答下列問題：

（1）實驗前適當墊高木板目的是：平衡摩擦阻力．
（2）做“探究功與速度關(guān)系”的實驗時，下列說法正確的是A．
A．通過控制橡皮筋的伸長量不變，改變橡皮筋條數(shù)來分析拉力做的功
B．通過改變橡皮筋的長度來改變拉力做的功
C．實驗過程中木板適當墊高就行，沒有必要反復調(diào)整
D．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度即可
（3）實驗結(jié)束后利用所得的數(shù)據(jù)，畫出的正確圖象應該是圖B中的乙．

Answer 1

分析 （1）小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故可以將長木板的一段墊高；
（2）在探究橡皮筋的拉力對小車所做的功與小車速度變化的關(guān)系的實驗中應注意：n根相同橡皮筋對小車做的功就等于系一根橡皮筋時對小車做的功的n倍，這個設(shè)計很巧妙地解決了直接去測量力和計算功的困難；該實驗需要平衡摩擦力以保證動能的增量是只有橡皮筋做功而來；小車最大速度即為后來勻速運動的速度；
（3）根據(jù)W與v，W與v²的關(guān)系圖線，結(jié)合數(shù)學知識中的冪函數(shù)的圖象特點得到結(jié)論．

解答 解：（1）小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故可以將長木板的一段墊高；
（2）A、橡皮筋拉小車時的作用力是變力，我們不能求變力做功問題，但選用相同的橡皮筋，且伸長量都一樣時，橡皮條數(shù)的關(guān)系就是做功多少的關(guān)系，因此用不同條數(shù)的橡皮筋且拉到相同的長度，這樣橡皮筋對小車做的功才有倍數(shù)關(guān)系，故A正確；
B、橡皮筋拉小車時的作用力是變力，我們不能根據(jù)公式W=FL求變力做功問題，因此實驗中并非通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值，故B錯誤；
C、實驗過程中木板適當墊高就行，反復調(diào)整使得小車沿木板向下的重力與摩擦力平衡才行，故C錯誤．
D、橡皮條做功完畢，速度最大，通過研究紙帶，得到小車的最大速度，故D錯誤．
故選：A．
（3）根據(jù)甲圖，得到W=axⁿ，式子中a為常系數(shù)，n為指數(shù)；當n=1時，圖線為直線；當n＜1時，圖線向下彎曲；當n＞1時，圖線向上彎曲；
甲圖圖線向上彎曲，故表達式W=avⁿ中n為大于1的任意數(shù)值，而乙圖中，W與v²成正比．故乙圖正確．
故答案為：（1）平衡摩擦阻力；（2）A；（3）乙

點評 本題關(guān)鍵是涉及到功的測量方法和用圖想法分析實驗數(shù)據(jù)，通過改變橡皮條的條數(shù)巧妙地使總功整數(shù)倍地增加，同時要明確正比圖線是通過坐標原點的直線．