Question

17．在“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．讓小車在一條橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行，此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為W．然后用完全相同的橡皮筋二條、三條…合并在一起分別進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致，且每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶求出．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電頻率為50Hz．

（1）除了圖甲中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、交流電源（填“交流”或“直流”）和刻度尺（填測(cè)量工具）．
（2）實(shí)驗(yàn)中小車會(huì)受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來(lái)平衡摩擦阻力，則下面關(guān)于平衡小車摩擦阻力的操作正確的是D（填字母序號(hào)）．
A．小車不拖紙帶，能夠加速下滑即可；
B．小車不拖紙帶，能夠勻速下滑即可；
C．打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，小車拖著紙帶，能夠加速下滑即可；
D．打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，小車拖著紙帶，能夠勻速下滑即可．
（3）實(shí)驗(yàn)中不可缺少的操作是D（填字母序號(hào)）．
A．測(cè)出小車的質(zhì)量；                 B．測(cè)出橡皮筋的伸長(zhǎng)量；
C．用量角器測(cè)出長(zhǎng)木板的傾角；        D．改變橡皮筋條數(shù)后將小車從同一位置釋放．
（4）下列關(guān)于此實(shí)驗(yàn)操作的說(shuō)法中，正確的是C（填字母序號(hào)）．
A．實(shí)驗(yàn)時(shí)要盡量保持木板水平；
B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源要等到小車開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)才能打開(kāi)；
C．求小車速度時(shí)，應(yīng)取紙帶上點(diǎn)跡均勻的部分；
D．用多條橡皮筋時(shí)應(yīng)適當(dāng)減小橡皮筋的形變量，以免小車速度過(guò)大．
（5）分別用同樣的橡皮筋1條、2條、3條…并起來(lái)進(jìn)行第一次、第二次、第三次…實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度應(yīng)該保持一致，我們把第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為W．由于橡皮筋對(duì)小車做功而使小車獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出，如圖所示是其中四次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶．
試根據(jù)圖乙中的信息，填寫如表：（保留三位有效數(shù)字）

次    數(shù)	1	2	3	4
橡皮筋對(duì)小車的做功	W	2W	3W	4W
小車速度v（m/s）	1.00	1.42		2.00
速度的平方v2（m2/s2）	1.00	2.00		4.00

從表中數(shù)據(jù)可以得到的結(jié)論：小車合外力做的功與小車的速度的平方成正比．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材分析答題，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源．
橡皮筋的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小車的動(dòng)能，實(shí)驗(yàn)中改變拉力做功時(shí)，為了能定量，所以用不同條數(shù)的橡皮筋且拉到相同的長(zhǎng)度，這樣橡皮筋對(duì)小車做的功就有倍數(shù)關(guān)系．橡皮筋對(duì)小車做的功和小車獲得的動(dòng)能滿足：w=$\frac{1}{2}$mv²的關(guān)系，所以當(dāng)小車質(zhì)量一定時(shí)：w與v²成正比．實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，把木板的一段墊高，使得小車做勻速運(yùn)動(dòng)即可，不需要用量角器測(cè)出長(zhǎng)木板的傾角．根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)得出做功與小車速度的關(guān)系．

解答 解：（1）除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、交流電源和刻度尺．
（2）使木板適當(dāng)傾斜來(lái)平衡摩擦阻力，平衡摩擦力正確的做法是：把木板一端墊高，使木板適當(dāng)傾斜，輕推一下拖著紙帶的小車后，小車能夠勻速下滑即可，
故選：D；
（3）A、本實(shí)驗(yàn)是為了探究做功與物體速度變化的關(guān)系，只要保證小車的質(zhì)量不變即可，不需要測(cè)量小車的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤．
BD、實(shí)驗(yàn)中改變拉力做功時(shí)，為了能定量，所以用不同條數(shù)的橡皮筋且拉到相同的長(zhǎng)度，這樣橡皮筋對(duì)小車做的功就有倍數(shù)關(guān)系．而不需要測(cè)量出每根橡皮筋做功的數(shù)值，即不需要測(cè)量橡皮筋的伸長(zhǎng)量．每次只要保證從同一位置由靜止釋放這樣開(kāi)始時(shí)橡皮筋的形變量相同，過(guò)程中每根橡皮筋做的功就相同．故B錯(cuò)誤、D正確．
C、平衡摩擦力時(shí)，把木板的一段墊高，使得小車做勻速運(yùn)動(dòng)即可，不需要用量角器測(cè)出長(zhǎng)木板的傾角，故C錯(cuò)誤．
故選：D．
（4）A、該實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力，故木板應(yīng)該傾斜，故A錯(cuò)誤．
B、應(yīng)該先接通電源，再釋放小車，故B錯(cuò)誤；
C、求小車速度時(shí)，應(yīng)取紙帶上點(diǎn)跡均勻的部分；故C正確；
D、為保證每個(gè)橡皮筋做功一樣，要求每次實(shí)驗(yàn)中，像皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度必須保持一致，故D錯(cuò)誤；
故選：C．
（5）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得
小車速度v=$\frac{0.0346+0.0346}{2×0.02}$=1.73m/s
速度的平方v²=3.00m²/s²，
從表格中的數(shù)據(jù)可知，橡皮筋對(duì)小車做功增倍，則速度的平方也增倍，知橡皮筋對(duì)小車做的功與小車速度的平方成正比．
故答案為：（1）交流，刻度尺  （2）D  （3）D  （4）C  （5）1.73，3.00，速度的平方

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)中要清楚是如何改變w，如何獲得的速度v即可．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)可圍繞原理記憶．本題關(guān)鍵要明確小車的運(yùn)動(dòng)情況，先加速，再勻速，最后減速，橡皮條做功完畢，速度最大，做勻速運(yùn)動(dòng)，因此明確實(shí)驗(yàn)原理是解答本題的關(guān)鍵．