Question

5．在“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗中，可通過如圖所示的實驗裝置進(jìn)行，在長木板上釘一個鐵釘，將橡皮筋的一端固定在鐵釘上，另一端掛在小車前端的小掛鉤上，通過拉動小車使橡皮筋伸長，由靜止釋放小車，橡皮筋對小車做功，再利用打點計時器和小車后端拖動的紙帶記錄小車的運(yùn)動情況．
（1）在實驗中，除了圖中已有的實驗器材以及交流電源、導(dǎo)線、開關(guān)以外，還需要哪種測量工具？答：刻度尺
（2）對于該實驗，下列操作中符合實驗要求的是ABC（填寫選項前的符號）
A．小車每次都應(yīng)從靜止釋放
B．實驗中應(yīng)將長木板傾斜適當(dāng)角度以平衡摩擦力
C．應(yīng)在紙帶上選取點跡間隔均勻的部分計算小車的最大速度v
D．必須測量出小車的質(zhì)量
（3）正確平衡好摩擦力進(jìn)行實驗時，在橡皮筋彈力作用下，合力對小車所做的功等于（選填“大于”、“小于”或“等于”）橡皮筋彈力所做的功，若第一、第二次分別用一條、三條并在一起的相同橡皮筋做實驗，且兩次橡皮筋的伸長相同，則第二次實驗中橡皮筋對小車做的功是第一次實驗的三倍．

Answer 1

分析 （1）除了圖中已有的實驗器材以及交流電源、導(dǎo)線、開關(guān)以外，還需要刻度尺來測量長度；
（2）根據(jù)動能定理，即可確定W-v²的關(guān)系．本實驗為了使小車在傾斜的平面上被橡皮筋拉動做功等于外力對小車做的總功，需要平衡摩擦力．要通過實驗來探究功與小車的動能變化關(guān)系，小車的速度由紙帶上打點來計算，從而能求出小車的動能變化．可以使用相同的橡皮筋，使橡皮筋的形變量相同，通過增加橡皮筋的條數(shù)增加橡皮筋對小車做功的多少．
在利用橡皮筋探究功與速度變化關(guān)系的實驗時，應(yīng)選取幾條完全相同的橡皮筋，為使它們每次做的功相同，橡皮筋拉伸的長度必要保持一致；小車的運(yùn)動是先加速后勻速．
（3）可以使用相同的橡皮筋，使橡皮筋的形變量相同，通過增加橡皮筋的條數(shù)增加橡皮筋對小車做功的多少．

解答 解：（1）除了圖中已有的實驗器材以及交流電源、導(dǎo)線、開關(guān)以外，要計算小車的速度，需要：$v=\frac{x}{t}$，t由打點計時器給出，還需要刻度尺來測量長度．
（2）A、根據(jù)動能定理，即可確定W-v²的關(guān)系．本實驗為了使小車在傾斜的平面上被橡皮筋拉動做功等于外力對小車做的總功，需要小車每次都應(yīng)從靜止釋放，還需要平衡摩擦力．故A正確，B正確．
C、在橡皮條伸長階段小車加速，恢復(fù)原長后勻速，故小車先加速后勻速，點間距先增加后均勻，所以應(yīng)在紙帶上選取點跡間隔均勻的部分計算小車的最大速度v．故C正確；
D、根據(jù)動能定理，即可確定W-v²的關(guān)系．與小車的質(zhì)量無關(guān)．故D錯誤；
故選：ABC
（3）正確平衡好摩擦力進(jìn)行實驗時，在橡皮筋彈力作用下，合力對小車所做的功 等于皮筋彈力所做的功
使用相同的橡皮筋，使橡皮筋的形變量相同，通過增加橡皮筋的條數(shù)增加橡皮筋對小車做功的多少，若第一、第二次分別用一條、三條并在一起的相同橡皮筋做實驗，且兩次橡皮筋的伸長相同，則第二次實驗中橡皮筋對小車做的功是第一次實驗的 三倍
故答案為：（1）刻度尺；（2）ABC．（3）等于，三

點評 本題考查了探究功與速度變化的關(guān)系實驗的實驗原理、實驗操作規(guī)范、誤差來源，通過選取幾條完全相同的橡皮筋是功成倍增加來化解變力做功的測量難點，解答該題的關(guān)鍵是明確小車的運(yùn)動過程．