Question

19．用如圖所示的裝置，探究功與物體速度變化的關系．實驗時先適當墊高木板，然后由靜止釋放小車，小車在橡皮條彈力的作用下被彈出，沿木板滑行．小車滑行過程中帶動通過打點計器的紙帶，記錄其運動情況．觀察發(fā)現(xiàn)紙帶前面部分點跡疏密不勻，后面部分點跡比較均勻，回答下列問題：
（1）適當墊高木板是為平衡摩擦力；
（2）通過紙帶求小車速度時，應使用紙帶的后面部分（填“全部”、“前面部分”或“后面部分”）；
（3）若實驗作了n次，所用橡皮條分別為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表示橡皮條對小車所做的功，作出的W--v²圖線是一條過坐標原點的直線，這說明W與v的關系是W與速度v的平方成正；
（4）以下關于該實驗的說法中有一項正確，它是B．
A．通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數(shù)值
B．某同學在一次實驗中，得到一條記錄紙帶．紙帶上打出的點，兩端密、中間疏．
出現(xiàn)這種情況的原因，可能是沒有使木板傾斜或傾角太小
C．小車在橡皮筋的作用下彈出，橡皮筋所做的功可根據(jù)公式W=FL算出
D．實驗中先釋放小車再接通電源．

Answer 1

分析 了解實驗要探究的內(nèi)容、實驗方法與實驗技巧．探究實驗數(shù)據(jù)的處理方法．實驗原理：橡皮筋的彈性勢能轉化為小車的動能，實驗中改變拉力做功時，為了能定量，所以用不同條數(shù)的橡皮筋且拉到相同的長度，這樣橡皮筋對小車做的功才有倍數(shù)關系．小車先加速運動后勻速，小車最大速度由紙帶上的點跡均勻部分求出．

解答 解：（1）用 1 條、2 條、3 條 …同樣的橡皮筋將小車拉到同一位置釋放，橡皮筋拉力對小車所做的功依次為 w、2w、3w …探究橡皮筋拉力對小車所做的功W與小車速度v的定量關系．將木板放有打點計時器的一端墊高，小車不連橡皮筋，尾部固定一紙帶，輕推小車使小車沿木板向下運動，如果紙帶上打出的點間距是均勻的，說明紙帶的運動是勻速直線運動，小車重力沿斜面方向的分力剛好平衡了小車所受的摩擦力．
（2）橡皮筋拉力對小車所做的功全部完成后，打出來的點才能反映物體的速度．所以應使用紙帶的后面部分．
（3）W-v²圖線是一條過坐標原點的直線，根據(jù)數(shù)學知識可確定W與速度v的平方成正比．
（4）A、我們用橡皮筋拉動小車的方法，來探究橡皮筋的拉力對小車所做的功與小車速度變化的關系，這是一個非常精妙的設計．直接去測量一個正做變速運動物體所受拉力是很困難的．橡皮筋拉動小車的彈力雖然是個變力，但這個彈力做的功，數(shù)值上就等于橡皮筋發(fā)生形變時所具的彈性勢能，而這個彈性勢能又與橡皮筋的形變量相對應；橡皮筋的形變量一定，這個彈力做的功就是一定的．實驗時，每次保持橡皮筋的形變量一定，當有n根相同橡皮筋并系在小車上時，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，這個設計很巧妙地解決了直接去測量力和計算功的困難．所以我們不用直接測量功的數(shù)值．故AC錯誤；
B、“探究動能定理”的實驗中：如果沒有平衡摩擦力或沒有使木板傾斜或傾角太小，則在小車獲得的最大速度后由于摩擦阻力影響導致速度減小，出現(xiàn)“兩端密、中間疏”現(xiàn)象，故B正確；
D、實驗中先接通電源再釋放小車，故D錯誤．
故選：B．
答：（1）平衡摩擦力；（2）后面部分；（3）W與速度v的平方成正；（4）B

點評 注意實驗的一些處理方法，例如選擇相鄰距離基本相同的若干個點作為小車勻速運動階段的點，用這些點計算小車的速度．圖象法是解決物理問題的常見方法，因為它具有簡便直觀的特點．
本題的關鍵是熟悉橡皮筋拉小車探究做功與物體速度變化的關系實驗步驟細節(jié)和原理．用功能關系來理解是根本．