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(shí)驗(yàn)時，先適當(dāng)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(diǎn)計時器的紙帶，記錄其運(yùn)動規(guī)律．請回答下列問題：

（1）實(shí)驗(yàn)前適當(dāng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)過程中木板適當(dāng)墊高就行，沒有必要反復(fù)調(diào)整
D．通過打點(diǎn)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(shí)驗(yàn)結(jié)束后利用所得的數(shù)據(jù)，畫出的正確圖象應(yīng)該是圖B中的乙．

Answer 1

分析 （1）小車下滑時受到重力、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(shí)驗(yàn)中應(yīng)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(shí)驗(yàn)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(yùn)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(xué)知識中的冪函數(shù)的圖象特點(diǎn)得到結(jié)論．

解答 解：（1）小車下滑時受到重力、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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)過程中木板適當(dāng)墊高就行，反復(fù)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(dāng)n=1時，圖線為直線；當(dāng)n＜1時，圖線向下彎曲；當(dāng)n＞1時，圖線向上彎曲；
甲圖圖線向上彎曲，故表達(dá)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(diǎn)評 本題關(guān)鍵是涉及到功的測量方法和用圖想法分析實(shí)驗(yàn)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(biāo)原點(diǎn)的直線．