Question

6．“探究功與速度變化的關(guān)系”的試驗裝置如圖甲所示，當(dāng)小車在一條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W．當(dāng)用2條、3條、4條…完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第4次…實驗時，橡皮筋對小車做的功記為2W、3W、4W…，每次試驗中小車獲得的最大速度可由打點計時器所打出的紙帶測出．

（1）實驗儀器安裝時，適當(dāng)墊高木板的目的是平衡小車所受的摩擦力．
（2）每次實驗小車必須從同一位置由靜止彈出的目的是保證讓橡皮筋的功能有倍數(shù)關(guān)系．
（3）圖乙給出了某次實驗打出的紙帶，從中截取了測量物體最大速度所用的一段紙帶，測得A、B、C、D、E相鄰兩點間的距離分別為AB=1.48cm，BC=1.60cm，CD=1.62cm，DE=1.62cm．已知相鄰兩點打點時間間隔為0.02s，則小車獲得的最大速度vm=0.81m/s．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 1．小車下滑時受到重力、細線的拉力、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；
2．橡皮筋對小車做的功我們沒法直接測量，所以我們是通過改變橡皮筋的條數(shù)的方法來改變功，每次實驗小車必須從同一位置由靜止彈出的目的是保證讓橡皮筋的功能有倍數(shù)關(guān)系；
3．小車先在橡皮條的拉動下做加速運動，當(dāng)橡皮條恢復(fù)原長時，拉力減為零，小車由于慣性繼續(xù)做勻速運動，因此小車勻速時的速度就是該過程中的最大速度．橡皮筋做功結(jié)束時小車的速度最大，此時做勻速運動，根據(jù)v=$\frac{x}{t}$求解速度．

解答 解：（1）小車下滑時受到重力、細線的拉力、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平衡小車所受的摩擦力．
（2）橡皮筋對小車做的功我們沒法直接測量，所以我們是通過改變橡皮筋的條數(shù)的方法來改變功，為了讓橡皮筋的功能有倍數(shù)關(guān)系就要求將橡皮筋拉到同一位置處，每次實驗小車必須從同一位置由靜止彈出的目的是保證讓橡皮筋的功能有倍數(shù)關(guān)系．
（3）紙帶在橡皮條的作用下做加速運動，橡皮條做功完畢，則速度達到最大，此后做勻速運動，因此勻速時的速度即為該過程中的最大速度，故為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的CD段或DE段，最大速度：$v=\frac{\overline{CD}}{t}=\frac{1.62×1{0}^{-2}}{0.02}m/s=0.81$m/s
故答案為：（1）平衡小車所受的摩擦力；（2）保證讓橡皮筋的功能有倍數(shù)關(guān)系；（3）0.81

點評 本題關(guān)鍵是結(jié)合探究功與速度變化關(guān)系的實驗原理進行分析，如本實驗中，明確小車的運動情況，先加速，再勻速，橡皮條做功完畢，速度最大，做勻速運動，故需要測量勻速階段的速度．