Question

10．如圖所示為探究動能定理的實驗裝置，當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W₀．當用2條、3條、4條…完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第4次…實驗時，橡皮筋對小車做的功記為2W₀、3W₀、4W₀…，每次實驗中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點計時器所打的紙帶測出．
（1）實驗前需要平衡摩擦力，這是為了讓實驗過程中小車受到的合外力等于拉力．
（2）如果平衡摩擦力時木板的傾角過小，實驗時打出的紙帶上的點的間隔特點是中間部分的點之間的距離比較大，而兩端的點之間的距離比較�。�
（3）用兩根橡皮筋做實驗打出的紙帶上的點的最大間隔應(yīng)該是用一根橡皮筋做實驗打出的紙帶上的點的最大間隔的$\sqrt{2}$倍．

Answer 1

分析 （1）小車下滑時受到重力、細線的拉力、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，即讓木板傾斜，讓物塊重力沿斜面的分力與摩擦力平衡．
（2）小車先在橡皮條的拉動下做加速運動，當橡皮條恢復(fù)原長時，拉力減為零，小車由于慣性繼續(xù)做勻速運動，因此小車勻速時的速度就是該過程中的最大速度．如果平衡摩擦力時木板的傾角過小，則小車達到最大速度后開始減速；
（3）根據(jù)W=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$即可求出；

解答 解：（1）小車下滑時受到重力、細線的拉力、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段墊高平衡小車所受的摩擦力，讓物塊重力沿斜面的分力與摩擦力平衡，即小車受到的合外力等于拉力．
（2）如果平衡摩擦力時木板的傾角過小，實驗時小車先做加速運動，后做減速運動，所以打出的紙帶上的點的間隔特點是中間部分的點之間的距離比較大，而兩端的點之間的距離比較�。�
（3）由于橡皮筋做的功等于小車動能的增加量，即：W=$△{E}_{K}=\frac{1}{2}m{v}^{2}$
所以：$v=\sqrt{\frac{2W}{m}}$
$v=\frac{x}{t}$
所以：用兩根橡皮筋做實驗打出的紙帶上的點的最大間隔應(yīng)該是用一根橡皮筋做實驗打出的紙帶上的點的$\sqrt{2}$倍． 
故答為：（1）拉力，（2）中間部分的點之間的距離比較大，而兩端的點之間的距離比較��；（3）$\sqrt{2}$

點評 本題關(guān)鍵是結(jié)合探究功與速度變化關(guān)系的實驗原理進行分析，如本實驗中，明確小車的運動情況，先加速，再勻速，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．