Question

20．某實(shí)驗(yàn)小組要探究力對(duì)物體做功與物體獲得速度的關(guān)系，選取的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：
①實(shí)驗(yàn)時(shí)，在未連接橡皮筋時(shí)將木板的左端用小木塊墊起，不斷調(diào)整使木板傾斜合適的角度，輕推小車(chē)，使小車(chē)勻速下滑，這樣做的目的是平衡摩擦力；
②使小車(chē)在一條橡皮筋的作用下由某位置靜止彈出沿木板滑行，橡皮筋對(duì)小車(chē)做功為W；再用完全相同的2條、3條…橡皮筋同時(shí)作用于小車(chē)，每次均由靜止在相同（填“相同”或“不同”）位置釋放小車(chē)，使橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功分別為2W、3W、…
③分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，分別求出小車(chē)每次獲得的最大速度v₁、v₂、v₃、…，作出W-v圖象，則圖乙中符合實(shí)際的圖象是D（填字母序號(hào)）

Answer 1

分析 ①小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，需要采取平衡摩擦力的措施，即讓木板傾斜，讓物塊重力沿斜面的分力與摩擦力平衡．
②橡皮條拉力是變力，采用倍增法增加功，故橡皮條的伸長(zhǎng)量應(yīng)該相同；
③根據(jù)動(dòng)能定理，合力功與速度的平方是正比關(guān)系，故W-v圖象是開(kāi)口小時(shí)的拋物線

解答 解：①小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來(lái)平衡摩擦力，故可以將長(zhǎng)木板的一段墊高平衡小車(chē)所受的摩擦力，讓物塊重力沿斜面的分力與摩擦力平衡，即mgsinθ=μmgcosθ；
②橡皮條拉力是變力，采用倍增法增加功；即使小車(chē)在一條橡皮筋的作用下由靜止彈出，這時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為W，再用完全相同的2條、3條…橡皮筋作用于小車(chē)，每次由靜止釋放小車(chē)時(shí)橡皮筋的伸長(zhǎng)量都相同，使橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功分別為2W、3W…，即每次由靜止在相同位置釋放小車(chē)，
③功與速度的平方相對(duì)應(yīng)，所以圖象為拋物線，D正確．
故選：D
故答案為：①平衡摩擦力；②相同；③D

點(diǎn)評(píng) 本題以探究做功和速度關(guān)系為實(shí)驗(yàn)命題背景考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和對(duì)結(jié)論的分析和評(píng)價(jià)能力，本題采用倍增法增加橡皮條的功，巧妙解決了變力做功的測(cè)量困難，注意要平衡摩擦力