Question

13．“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實驗如圖甲所示，當(dāng)小車在一條橡皮筋的作用下彈出時，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)、毫米刻度尺（填測量工具）和交流電源（填“交流”或“直流”）．
（2）某同學(xué)在做利用橡皮筋探究功與速度變化關(guān)系的實驗時，拖著紙帶的小車在橡皮筋的作用下由靜止運動到木板底端，在此過程中打點計時器在紙帶上打下的相鄰點間的距離變化情況是D．
A．始終是均勻的　　　　B．先減小后增大     C．先增大后減小      D．先增大后均勻不變
（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，下列說法中正確的是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．

Answer 1

分析 （1）現(xiàn)在通過實驗來探究功與物體動能變化關(guān)系，小車的速度由紙帶上打的點測量位移，用平均速度來計算，因此需要刻度尺，打點計時器使用的是交流電源；
（2）在利用橡皮筋探究功與速度變化關(guān)系的實驗時，應(yīng)選取幾條完全相同的橡皮筋，為使它們每次做的功相同，橡皮筋拉伸的長度必要保持一致；小車的運動是先加速后勻速．
（3）若木板是水平放置的，則小車在運動過程中要受到滑動摩擦力，小車先加速后減速；當(dāng)小車速度達最大時，小車的合力為零．

解答 解：（1）探究橡皮筋做功與小車的動能變化的關(guān)系，則小車的速度根據(jù)紙帶上所打的點，通過測量位移，求平均速度來代替瞬時速度．因此必須要有毫米刻度尺；要使打點計時器能工作，必須接交流電源．
（2）橡皮筋的拉力即為小車所受合外力大小，在橡皮條伸長階段小車加速，恢復(fù)原長后勻速，故小車先加速后勻速，點間距先增加后均勻，故ABC錯誤，D正確．
（3）若木板是水平放置的，則小車在運動過程中要受到滑動摩擦力，當(dāng)小車速度達最大時，則小車的合力為零．所以除摩擦力外，還有橡皮筋的拉力．因此橡皮筋處于伸長狀態(tài)．故選：B．
故答案為：（1）毫米刻度尺；交流；（2）D；（3）B．

點評 對于驗證動能定理的實驗，要明確：小車的速度通過紙帶上點求出，而小車的動能完全是由橡皮筋做功而導(dǎo)致的．同時巧用一根橡皮筋做功為W，兩根橡皮筋則為2W，但每根伸長的長度必須相同，該實驗中小車的運動情況是先加速，再勻速，最后減速，橡皮條做功完畢，速度最大，做勻速運動，故需要測量勻速階段的速度