Question

6．某學(xué)習(xí)小組做探究“合力的功和物體速度變化關(guān)系”的實驗如圖1，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時，橡皮筋對小車做的功記為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…實驗時，使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致．每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出．

（1）除了圖中已有的實驗器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和A電源．
A．交流    B．直流
（2）實驗中，小車會受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來平衡掉摩擦阻力，則下面操作正確的是D．
A．放開小車，能夠自由下滑即可               B．放開小車，能夠勻速下滑即可
C．放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可     D．放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可
（3）若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當(dāng)小車速度最大時，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B．
A．橡皮筋處于原長狀態(tài)            B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)
C．小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處        D．小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線
（4）在正確操作情況下，打在紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用如圖2紙帶的IK部分進(jìn)行測量（根據(jù)如圖所示的紙帶回答）．
（5）若實驗做了n次，所用橡皮筋分別為1根、2根…n根，通過紙帶求出小車的速度分別為v₁、v₂…v_n，用W表示橡皮筋對小車所做的功，如果作出的W-v曲線是一條直線，表明牽引力做的功與小車獲得的速度的關(guān)系是正比例關(guān)系，即W∝v，如果不是直線，那么可能是W∝v²、W∝v³…如果認(rèn)為可能是W∝v²，就對每個速度值算出它的二次方，然后以W為縱坐標(biāo)，v²為橫坐標(biāo)作圖．如果這樣作出的圖象是一條直線，這說明W與v²的關(guān)系是成正比．
以下哪個實驗還用過類似的方法C
A．研究平拋運動
B．驗證機械能守恒定律
C．探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
D．測定萬有引力常量．

Answer 1

分析 （1）打點計時器的電源應(yīng)該選用交流電源；
（2）當(dāng)小車勻速運動下滑明，受到的摩擦阻力被重力沿斜面向下的分力平衡；
（3）平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮條做功完畢，小車的速度最大，若不進(jìn)行平衡摩擦力操作，則當(dāng)橡皮筋的拉力等于摩擦力時，速度最大；
（4）要測量最大速度，應(yīng)該選用點跡均勻的部分．結(jié)合勻速直線運動的位移公式求出最大速度的大小；
（5）根據(jù)動能定理可知，合外力做的功應(yīng)等于物體動能的變化量，所以W與v²成正比．

解答 解：（1）打點計時器的電源應(yīng)該選用交流電源，打點計時器打點周期等于交流電的周期，
故選：A
（2）實驗中可以適當(dāng)抬高木板的一側(cè)來平衡摩擦阻力．受力平衡時，小車應(yīng)做勻速直線運動，所以正確的做法是：放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可，故ABC錯誤，D正確．
故選：D
（3）平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮條做功完畢，小車的速度最大，若不進(jìn)行平衡摩擦力操作，則當(dāng)橡皮筋的拉力等于摩擦力時，速度最大，本題中木板水平放置，顯然沒有進(jìn)行平衡摩擦力的操作，因此當(dāng)小車的速度最大時，橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)，故ACD錯誤，B正確．
故選：B
（4）要驗證的是“合力做功和物體速度變化的關(guān)系”，小車的初速度為零，故需要知道做功完畢的末速度即最大速度v，此后小車做的是勻速運動，故應(yīng)測紙帶上的勻速運動部分，由紙帶的間距可知，應(yīng)該選擇IK部分．
（5）W-v²圖線是一條過坐標(biāo)原點的直線，根據(jù)數(shù)學(xué)知識可確定W與速度v的平方成正比．即：w=kv²，W與v²成正比，即橡皮筋對小車的功與小車速度的平方成正比．
探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，也要畫出a-F圖象及a-$\frac{1}{m}$圖象，從而得出結(jié)論，故C正確．
故答案為：（1）A；（2）D；（3）B；（4）IK；（5）成正比；C

點評 本題涉及打點計時器的工作原理，要知道打點計時器應(yīng)該選用交流電源，理解探究功與速度變化關(guān)系實驗的原理，從實驗原理的角度分析即可