Question

某學(xué)習(xí)小組做探究“合力的功和物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，如圖，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W，當(dāng)用2條、3條…，完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí)，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致．每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出．

（1）除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和

 

（2）木板傾斜的目的是為了

 

（3）若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是

 

A．橡皮筋處于原長(zhǎng)狀態(tài)                    B．橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)
C．小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處                D．小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線
（4）在正確操作情況下，打在紙帶上的點(diǎn)，并不都是均勻的，為了測(cè)量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的

 

部分進(jìn)行測(cè)量（根據(jù)下面所示的紙帶回答）；
（5）下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，

	橡皮筋 做功	10個(gè)間隔距離 x（m）	10個(gè)間隔時(shí)間 T（s）	小車獲得速度 vn（m/s）	小車速度的平方vn2（m/s）2
1	W	0.2880	0.2	1.44	2.07
2	2W	0.4176	0.2	2.09	4.36
3	3W	0.4896	0.2	2.45	5.99
4	4W	0.5904	0.2	2.95	8.71
5	5W	0.6480	0.2	3.24	10.50

從理論上講，橡皮筋做的功W_n和物體速度v_n變化的關(guān)系應(yīng)是W_n∝

 

．請(qǐng)運(yùn)用表中測(cè)定的數(shù)據(jù)在上圖所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象，并驗(yàn)證理論的正確性．

Answer 1

分析：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是應(yīng)該選用交流電源；
（2）實(shí)驗(yàn)之前要先平衡摩擦力；
（3）橡皮條做功完畢，速度最大，動(dòng)能最大；
（4）要測(cè)量最大速度，應(yīng)該選用點(diǎn)跡恒定的部分．
（5）根據(jù)動(dòng)能定理可知，合外力做的功應(yīng)等于物體動(dòng)能的變化量，所以W與v²成正比，用描點(diǎn)法作出圖象

解答：解：（1）除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和交流電源．
（2）木板傾斜的目的是為了平衡摩擦力．
（3）若木板水平放置，對(duì)小車受力分析可知，小車速度最大時(shí)小車受到的合力應(yīng)為零，
即小車受到的橡皮筋拉力與摩擦力相等，橡皮筋應(yīng)處于伸長(zhǎng)狀態(tài)；小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線的左側(cè)，故ACD錯(cuò)誤，B正確．
（4）在正確操作情況下，橡皮條恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，小車做勻速運(yùn)動(dòng)，小車在相等時(shí)間內(nèi)的位移相等，
此時(shí)小車獲得的速度最大，要測(cè)量小車的最大速度，應(yīng)選用紙帶的點(diǎn)跡均勻的部分，如GK段進(jìn)行測(cè)量．
（5）由動(dòng)能定理可知，合外力做的功應(yīng)等于物體動(dòng)能的變化量，所以W與v²成正比，即
W_n∝v_n²，根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用用描點(diǎn)法作圖，圖象如圖所示；由圖象可得：
誤差容許的范圍內(nèi)，圖象是經(jīng)過原點(diǎn)的直線，說明Wn與v_n²成正比．
故答案為：（1）交流電源；（2）平衡摩擦力；（3）B；（4）GK；（5）

v

2 n

；圖象如圖所示；在誤差容許的范圍內(nèi)，圖象是經(jīng)過原點(diǎn)的直線，說明Wn與v_n²成正比．

點(diǎn)評(píng)：本題涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理和探究功與速度變化關(guān)系實(shí)驗(yàn)的原理，從實(shí)驗(yàn)原理的角度分析即可．