Question

15．某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖1所示的裝置探究：“合外力做功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源再松開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，小車所受到的拉力F為0.20N．
（1）實(shí)驗(yàn)前，木板左端被墊起一些，使小車在不受拉力作用時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣做的目的是為了平衡摩擦力．
（2）某同學(xué)選取一條比較理想的紙帶做分析，將小車剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)應(yīng)在紙帶上的點(diǎn)記為起始點(diǎn)O（圖2），在點(diǎn)跡清晰段依次選取七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1s，測(cè)量出從起始點(diǎn)O至各計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離x，計(jì)算出計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)小車的瞬間速度v、計(jì)數(shù)點(diǎn)與O點(diǎn)的速度平方差△v²、起始點(diǎn)O到計(jì)數(shù)點(diǎn)的過程中細(xì)繩對(duì)小車做的功W，其中，計(jì)數(shù)點(diǎn)D的三項(xiàng)數(shù)據(jù)中有一項(xiàng)沒有計(jì)算，請(qǐng)把計(jì)算結(jié)果填入表格中．

計(jì)數(shù)點(diǎn)	O	A	B	C	D	E	F	G
x/cm		15.50	21.60	28.61	36.70	45.75	55.75	66.77
v/（m•s-1）			0.656	0.755		0.953	1.051
△v2/（m2•s-2）			0.430	0.570		0.908	1.105
W/J			0.0432	0.0572		0.0915	0.112

（3）根據(jù)表中數(shù)值以W為縱坐標(biāo)、以△v²為橫坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出W-△V²圖象．
（4）根據(jù)圖3分析得到的結(jié)論：功W與速度的平方差△V²成正比．

Answer 1

分析 小車受到重力、支持力、摩擦力和橡皮筋的拉力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分量平衡摩擦力，使小車在不受拉力作用時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，沒有拉力的合力為0，重力的下滑分量等于摩擦力；根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的速度等于該段時(shí)間的平均速度求解；將點(diǎn)用一條直線連接即可，使直線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相等；過原點(diǎn)直線反映的是正比關(guān)系．

解答 解：（1）小車受到重力、支持力、摩擦力和橡皮筋的拉力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分量平衡摩擦力，才能盡量減小實(shí)驗(yàn)的誤差，使得細(xì)繩對(duì)小車?yán)�力做的功等于合外力�?duì)小車做的功，實(shí)驗(yàn)前，木板左端被墊起一些，使小車在不受拉力作用時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的目的是平衡摩擦力．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：v_D=$\frac{{x}_{E}-{x}_{C}}{2T}$=$\frac{（48.75-28.61）×1{0}^{-2}m}{2×0.1s}$=0.857m/s，v_D²=（0.857m/s）2=0.734m²/s²，W_OD=F•X_OD=0.2×36.70×0.01=0.0734J；
（3）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后根據(jù)描出的點(diǎn)作出圖象如圖所示：
  
（4）由圖示圖象可知，圖象是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，有空可知：故W與△v²成正比．  
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）0.857、0.734、0.0734．（3）如圖所示；（4）正比．

點(diǎn)評(píng) 該題全面考查探究“合外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的原理，步驟，注意事項(xiàng)和數(shù)據(jù)的分析．這就要求我們隊(duì)該實(shí)驗(yàn)由全面的掌握．題目的難度適中．