Question

20．用如圖所示的實驗裝置“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”，當(dāng)靜止的小車在一條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做功記為W，則當(dāng)用2條、3條、4條…橡皮筋并在一起進(jìn)行實驗時，橡皮筋對小車做功可分別記為2W、3W、4W…．每次實驗中小車獲得的速度v由打點計時器所打的紙帶測出．

（1）打點計時器與學(xué)生電源按圖乙連接，正確的連接是B（填“A”或“B”）．
（2）關(guān)于本實驗的下列要求和操作中，必須得有AC；
A．每根橡皮筋的粗細(xì)和原長必須盡可能相同
B．用天平測量小車的質(zhì)量
C．每次實驗時小車都必須從同一個位置由靜止釋放
D．在接通打點計時器電源的同時釋放小車
（3）實驗中木板略微傾斜，這樣做C．
A．是為了釋放小車后，小車能勻加速下滑
B．防止紙帶上打點不清晰
C．可使得橡皮筋做的功等于合力對小車做的功
D．可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運動
（4）圖丙是某次實驗得到的一段紙帶，由此可算出小車獲得的速度大小為0.70m/s．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）打點計時器使用交流電．
（2）小車在水平的平面上被橡皮筋拉動做功，導(dǎo)致小車的動能發(fā)生變化．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．每次實驗時橡皮筋伸長的長度都要一致，則一根做功記為W，兩根則為2W，然后通過列表描點作圖探究出功與動能變化的關(guān)系；
（3）根據(jù)實驗原理橡皮筋做的功等于小車增加的動能，要消除摩擦力帶了的影響．分析答題．
（4）根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)可以判定，各點之間的距離相等的時候小車做直線運動，結(jié)合v=$\frac{x}{t}$求出小車獲得的速度．

解答 解：（1）實驗時打點計時器與學(xué)生電源的交流輸出端相連，故正確連接的是B；
（2）A、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，因此需要相同的橡皮筋，故A正確；
B、通過橡皮筋的條數(shù)來確定做功的多少，則小車的質(zhì)量不需要測量，故B錯誤；
C、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，故C正確；
D、必須先接通電源后釋放紙帶，故D錯誤．
故選：AC．
（3）使木板傾斜，小車受到的摩擦力與小車所受重力的分量大小相等，在不施加拉力時，小車在斜面上受到的合力為零，小車可以在斜面上靜止或做勻速直線運動；小車與橡皮筋連接后，小車所受到的合力等于橡皮筋的拉力，橡皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的功，故ABD錯誤，C正確；
故選：C．
（4）小車獲得的速度v=$\frac{x}{t}=\frac{（14.30-7.30）×1{0}^{-2}}{5×0.02}m/s=0.70m/s$．
故答案為：（1）B，（2）AC，（3）C，（4）0.70．

點評 要掌握實驗原理與實驗注意事項，同時注意數(shù)據(jù)處理時注意數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用，本題是考查應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的好題．在本題中功的大小無法直接得出，但是可以通過n根相同橡皮筋對小車做的功就等于系一根橡皮筋時對小車做的功的n倍，這個設(shè)計很巧妙地解決了直接去測量力和計算功的困難．