Question

3．如圖1所示，是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，圖甲中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形，這時，橡皮筋對小車做的功記為W．當(dāng)我們用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放．小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時器所打的紙帶測出．

（1）除了圖中的已給出的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要的器材有刻度尺；
（2）實(shí)驗(yàn)時為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動，應(yīng)采取的措施是將長木板的一端墊高平衡小車所受摩擦力；
（3）下面是本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，請將第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)中橡皮筋做的功填寫在對應(yīng)的位置；

	橡皮筋做的功	10個間隔的距離S（m）	10個間隔的時間T（s）	小車獲得的速度vn（m/s）	小車速度的平方vn2 （m/s）2
1	W	0.200	0.2
2		0.280	0.2
3		0.300	0.2
4		0.400	0.2
5		0.450	0.2

（4）從理論上講，橡皮筋做的功W_n 和物體速度v_n 變化的關(guān)系應(yīng)是W_n∝v²．請你運(yùn)用數(shù)據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在圖2所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗(yàn)證理論的正確性．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)中需要根據(jù)所打點(diǎn)之間的距離，計(jì)算物體的速度，因此需要的儀器還有刻度尺；
（2）小車下滑時受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，需要采取平衡摩擦力的措施；
（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，抓住相等時間內(nèi)的位移得出速度的變化，從而確定橡皮筋做功的大��；
（4）v-W圖象是曲線，不能直接判斷函數(shù)關(guān)系，應(yīng)進(jìn)一步作出W-v²，建立坐標(biāo)系，根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點(diǎn)，用平滑的曲線連接，從而得到圖象．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，實(shí)驗(yàn)中需要刻度尺測量計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，來計(jì)算物體的速度，所以要用到刻度尺．
（2）小車下滑時受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故可以將長木板的一端墊高平衡小車所受的摩擦力．
（3）我們把1根橡皮筋對小車做的功記為1W，作為功的一個計(jì)量單位．當(dāng)我們用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時，橡皮筋做的功分別是2W，3W，4W，5W…
（4）v-W圖象是曲線，不能直接判斷函數(shù)關(guān)系，應(yīng)進(jìn)一步作出W-v²，作出功與速度平方關(guān)系的圖象如圖所示．
故答案為：（1）刻度尺；（2）將長木板的一端墊高平衡小車所受摩擦力；（3）2W、3W、4W、5W；（4）v²；如圖所示

點(diǎn)評 明確實(shí)驗(yàn)原理是解決本題的關(guān)鍵，要靈活選擇坐標(biāo)，作出圖象，直觀判斷結(jié)論．因此要加強(qiáng)基礎(chǔ)物理知識在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．