Question

13．某同學(xué)做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，裝置如圖所示，小車在橡皮筋的作用下沿木板滑行．用1條橡皮筋時(shí)對(duì)小車做的功記為W，當(dāng)用2條、3條…時(shí)，功大小記為2W、3W…，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致，實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出．
（1）下列說法正確的是CD．
A．小車每次可以從不同位置釋放
B．沒有必要求出每次橡皮筋所做的功的具體數(shù)值
C．平衡摩擦力時(shí)小車需要掛上紙帶
D．小車在橡皮筋作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
（2）以下圖象既符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)又一定能得出結(jié)論的是C．

Answer 1

分析 （1）利用橡皮筋探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(zhǎng)度必要保持一致；小車的運(yùn)動(dòng)是先加速后勻速，最后勻速的速度為最大速度，即為所求速度．實(shí)驗(yàn)中小車和木板間存在摩擦，實(shí)驗(yàn)前需要平衡摩擦力．
（2）小車先在橡皮條的拉動(dòng)下做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)橡皮條恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，拉力減為零，小車由于慣性繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，因此小車勻速時(shí)的速度就是該過程中的最大速度．橡皮筋對(duì)小車做的功轉(zhuǎn)化為小車的動(dòng)能，由動(dòng)能定理求出W與v²的關(guān)系，然后選出關(guān)系圖象．

解答 解：（1）A、我們用橡皮筋拉動(dòng)小車的方法，來探究橡皮筋的拉力對(duì)小車所做的功與小車速度變化的關(guān)系，這是一個(gè)非常精妙的設(shè)計(jì)．直接去測(cè)量一個(gè)正做變速運(yùn)動(dòng)物體所受拉力是很困難的．橡皮筋拉動(dòng)小車的彈力雖然是個(gè)變力，但這個(gè)彈力做的功，數(shù)值上就等于橡皮筋發(fā)生形變時(shí)所具的彈性勢(shì)能，而這個(gè)彈性勢(shì)能又與橡皮筋的形變量相對(duì)應(yīng)；橡皮筋的形變量一定，這個(gè)彈力做的功就是一定的．實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次保持橡皮筋的形變量一定，當(dāng)有n根相同橡皮筋并系在小車上時(shí)，n根相同橡皮筋對(duì)小車做的功就等于系一根橡皮筋時(shí)對(duì)小車做的功的n倍，這個(gè)設(shè)計(jì)很巧妙地解決了直接去測(cè)量力和計(jì)算功的困難．所以我們不用直接測(cè)量功的數(shù)值，故A錯(cuò)誤，B正確．
C、平衡摩擦力時(shí)小車需要掛上紙帶，輕推一下小車，小車能夠拖著紙帶勻速運(yùn)動(dòng)，故C正確，D錯(cuò)誤．
故選：CD
（2）橡皮筋做的功轉(zhuǎn)化為小車動(dòng)能，由動(dòng)能定理得：$W=\frac{1}{2}m{v}^{2}$-0，
功W與速度v間的關(guān)系為：W=$\frac{1}{2}$mv²，所以W與v²成正比，故C正確．
故選；C

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵從實(shí)驗(yàn)?zāi)康亍��?shí)驗(yàn)原理出發(fā)，去分析實(shí)驗(yàn)時(shí)我們需要注意的問題，如何達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�一切圍繞原理去分析即可，應(yīng)用動(dòng)能定理求出功與速度關(guān)系的表達(dá)式是正確解題的關(guān)鍵．