Question

6．如圖1所示是小徐同學(xué)做“探究做功與速度變化的關(guān)系”的實驗裝置．他將光電門固定在直軌道上的O點，用同一重物通過細(xì)線拉同一小車，每次小車都從不同位置由靜止釋放，各位置A、B、C、D、E、F、G（圖中只標(biāo)出了O、G）離O點的距離d分別為8cm、16cm、24cm、32cm、40cm、48cm，56cm．

（1）該實驗是否需要測量重物的重力．不需要（填“需要”或“不需要”）；
（2）該實驗是否必須平衡摩擦力？否（填“是”或“否”）；

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7
d/×10-2m	8.00	16.00	24.00	32.00	40.00	48.00	56.00
v/（m/s）	0.49	0.69	0.85	0.99	1.09	1.21	1.50
v2/（m/s）2	0.24	0.48	0.72	0.98	1.19	1.46	2.25
$\sqrt{v}$（m/s）${\;}^{\frac{1}{2}}$	0.70	0.83	0.92	1.00	1.04	1.10	1.23

（3）為了探究做功與速度變化的規(guī)律，依次得到的實驗數(shù)據(jù)記錄如表所示．請選取其中最合適的兩行數(shù)據(jù)在圖2的方格紙內(nèi)描點作圖．
（4）從圖象得到的直接結(jié)論是d與v²成正比，從而間接得到做功與物體速度變化的規(guī)律是做功和速度的二次方成正比．

Answer 1

分析 該“探究做功與速度變化的關(guān)系”的實驗中，要驗證物塊在外力的作用下經(jīng)過連續(xù)相等的位移時，外力做功與物體的速度變化的關(guān)系，即：W=Fs與物體的速度v之間的關(guān)系．
而$s=\frac{{v}_{t}^{2}-{v}_{0}^{2}}{2a}$，與物體的重力無關(guān)，與是否存在摩擦力也無關(guān)．根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)判定d與v的關(guān)系．

解答 解：（1）該實驗中，根據(jù)W=Fs，F(xiàn)=ma和$s=\frac{{v}_{t}^{2}-{v}_{0}^{2}}{2a}$，可得，$Fs=\frac{1}{2}m{v}_{t}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$，即外力做功與重物的質(zhì)量無關(guān)，實驗不需要測量重物的質(zhì)量（重力）；
（2）該實驗中已經(jīng)測量了物體的位移與速度，來探究合外力與物體的速度的變化關(guān)系，所以是否存在摩擦力對該實驗沒有影響．故不需要平衡摩擦力．
（3）根據(jù)表格中記錄的數(shù)據(jù)可得，物體的位移d與物體的速度、以及速度的平方根都不存在正比例的關(guān)系，與速度的平方接近正比例關(guān)系，所以可選擇v²為坐標(biāo)系的縱坐標(biāo)．將表格中的數(shù)據(jù)在d-v²坐標(biāo)系中描點連線如圖．
（4）從圖2的圖象得到的直接結(jié)論是d與v²成正比；從而間接得到做功與物體速度變化的規(guī)律是合外力做功與v²成正比．
故答案為：（1）不需要；（2）否；（3）如圖；（4）d與v²成正比，做功和速度的二次方成正比．

點評 該實驗不同于課本中的實驗，這種情況下我們首先要設(shè)法理解實驗的原理，然后再根據(jù)實驗的原理進(jìn)行解答．屬于中檔題目．