Question

某學習小組做探究“合力的功和物體速度變化關(guān)系”的實驗，如圖，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時，橡皮筋對小車做的功記為W，當用2條、3條…，完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…實驗時，使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致．每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出．

（1）除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關(guān)、刻度尺和

 

（2）木板傾斜的目的是為了

 

（3）若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是

 

A．橡皮筋處于原長狀態(tài)                    B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)
C．小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處                D．小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線
（4）在正確操作情況下，打在紙帶上的點，并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的

 

部分進行測量（根據(jù)下面所示的紙帶回答）；
（5）下面是本實驗的數(shù)據(jù)記錄表，

	橡皮筋 做功	10個間隔距離 x（m）	10個間隔時間 T（s）	小車獲得速度 vn（m/s）	小車速度的平方vn2（m/s）2
1	W	0.2880	0.2	1.44	2.07
2	2W	0.4176	0.2	2.09	4.36
3	3W	0.4896	0.2	2.45	5.99
4	4W	0.5904	0.2	2.95	8.71
5	5W	0.6480	0.2	3.24	10.50

從理論上講，橡皮筋做的功W_n和物體速度v_n變化的關(guān)系應(yīng)是W_n∝

 

．請運用表中測定的數(shù)據(jù)在上圖所示的坐標系中作出相應(yīng)的圖象，并驗證理論的正確性．

Answer 1

分析：（1）打點計時器是應(yīng)該選用交流電源；
（2）實驗之前要先平衡摩擦力；
（3）橡皮條做功完畢，速度最大，動能最大；
（4）要測量最大速度，應(yīng)該選用點跡恒定的部分．
（5）根據(jù)動能定理可知，合外力做的功應(yīng)等于物體動能的變化量，所以W與v²成正比，用描點法作出圖象

解答：解：（1）除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關(guān)、刻度尺和交流電源．
（2）木板傾斜的目的是為了平衡摩擦力．
（3）若木板水平放置，對小車受力分析可知，小車速度最大時小車受到的合力應(yīng)為零，
即小車受到的橡皮筋拉力與摩擦力相等，橡皮筋應(yīng)處于伸長狀態(tài)；小車在兩個鐵釘?shù)倪B線的左側(cè)，故ACD錯誤，B正確．
（4）在正確操作情況下，橡皮條恢復(fù)原長時，小車做勻速運動，小車在相等時間內(nèi)的位移相等，
此時小車獲得的速度最大，要測量小車的最大速度，應(yīng)選用紙帶的點跡均勻的部分，如GK段進行測量．
（5）由動能定理可知，合外力做的功應(yīng)等于物體動能的變化量，所以W與v²成正比，即
W_n∝v_n²，根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用用描點法作圖，圖象如圖所示；由圖象可得：
誤差容許的范圍內(nèi)，圖象是經(jīng)過原點的直線，說明Wn與v_n²成正比．
故答案為：（1）交流電源；（2）平衡摩擦力；（3）B；（4）GK；（5）

v

2 n

；圖象如圖所示；在誤差容許的范圍內(nèi)，圖象是經(jīng)過原點的直線，說明Wn與v_n²成正比．

點評：本題涉及打點計時器的工作原理和探究功與速度變化關(guān)系實驗的原理，從實驗原理的角度分析即可．