Question

8．如圖所示是某同學(xué)做“探究功率與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖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(shí)，橡皮筋對小車做的功記為W．當(dāng)把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(shí)，橡皮筋將小車從靜止彈出，小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測出．
（1）實(shí)驗(yàn)前，可以在不加橡皮筋時(shí)，將木板左側(cè)適當(dāng)墊高，使拖著紙帶的小車恰能沿木板勻速下滑，其目的是平衡小車運(yùn)動過程中的摩擦阻力；
（2）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的操作，下列敘述中正確的是BD．
A．每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值
B．每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長度必須保持一致
C．實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)測出小車加速運(yùn)動過程的加速度
D．先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出
（3）在正確操作的情況下，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的．如圖為某次實(shí)驗(yàn)中紙帶上連續(xù)打出的兩段點(diǎn)跡，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02s，利用紙帶計(jì)算出小車獲得的速度v=1.70m/s．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）小車下滑時(shí)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段墊高；實(shí)驗(yàn)前，可以在不加橡皮筋時(shí)，將木板左側(cè)適當(dāng)墊高，使拖著紙帶的小車恰能沿木板勻速下滑，其目的是平衡摩擦力
（2）實(shí)驗(yàn)直接去測量一個做變速運(yùn)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(shí)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(yīng)；橡皮筋的形變量一定，這個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根相同橡皮筋對小車做的功就等于系一根橡皮筋時(shí)對小車做的功的n倍，這個設(shè)計(jì)很巧妙地解決了直接去測量力和計(jì)算功的困難，再加上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測出小車獲得的最大速度即動能可求
（3）當(dāng)橡皮筋的彈力為零時(shí)小車速度最大．要測量最大速度，應(yīng)該選用點(diǎn)跡恒定的部分．此時(shí)速度為相等的點(diǎn)距除以時(shí)間間隔．

解答 解：（1）小車下滑時(shí)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段墊高，所以實(shí)驗(yàn)前，可以在不加橡皮筋時(shí)，將木板左側(cè)適當(dāng)墊高，使拖著紙帶的小車恰能沿木板勻速下滑，其目的是平衡小車運(yùn)動過程中的摩擦阻力
（2）解：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(guān)系，這是一個非常精妙的設(shè)計(jì)．直接去測量一個正做變速運(yùn)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(shí)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(yīng)；橡皮筋的形變量一定，這個彈力做的功就是一定的．實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們增加相同的橡皮條的數(shù)量，使功的大小成倍數(shù)增加，每次實(shí)驗(yàn)不必設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值，故A錯誤
B、每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長度一定要保持一致，故B正確；
C、實(shí)驗(yàn)中只需測量加速過程的末速度即勻速運(yùn)動的速度，不必測量加速運(yùn)動過程中的加速度．所以C錯誤
D、先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出，故D正確
故選：BD．
（3）小車獲得的速度即勻速運(yùn)動的速度為：$v=\frac{△x}{△t}=\frac{3.40×1{0}_{\;}^{-2}}{0.02}=1.70m/s$
故答案為：（1）平衡小車運(yùn)動過程中的摩擦阻力；（2）BD；（3）1.70

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵從實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?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．