Question

13．某同學用如圖1所示的實驗裝置探究功與速度變化的關系
（1）實驗中，除打點計時器（含紙帶、復寫紙）、小車、平板、完全相同的橡皮筋若干、導線及開關外，在下面的儀器和器材中，必須使用的還有A和C（填順代號）．
A．電壓合適的50Hz的交流電源  B．電壓可調的直流電源  C．刻度尺   D．秒表    E．天平    F．重錘

（2）圖2為某次實驗所獲得的打點紙帶．應該選用圖中的C點的速度最能符合實驗要求．
（3）關于橡皮筋做功，下列說法正確的是：B（填選項代號）．
A．橡皮筋做的功可以直接測量
B．通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對小車做的功成整數(shù)倍增加
C．橡皮筋在小車運動的全程中始終做功
D．把橡皮筋拉伸為原來的兩倍，橡皮筋做功也增加為原來的兩倍．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)該實驗的實驗原理、要求和減少誤差的角度分析，平衡摩擦力作用后，進行實驗過程中需要用刻度尺測量紙帶上點的距離，用天平測出小車的質量，需要改變砝碼的質量來代替小車的拉力．
（2）若正確操作，紙帶上最后所打點點距是均勻的，此時的速度即為最大速度，據(jù)此可求出小車做勻速運動時的速度大小，即為最終小車獲得的速度大小，該題中后來點距逐漸減小，說明小車受到摩擦力作用，點距最大的點最符合要求．
（3）利用橡皮筋探究功與速度變化關系的實驗時，應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，最后勻速的速度為最大速度，即為所求速度．

解答 解：（1）根據(jù)本實驗的實驗原理是合外力所做的功等于動能的變化量，通過研究紙帶來研究小車的速度，利用天平測量小車的質量，利用砝碼的重力代替小車的合外力，所以需要刻度尺來測量紙帶上點的距離，即還需要刻度尺，打點計時器需要低壓交流電源，需要電壓合適的50Hz的交流電源，故選AC；
（2）由圖示紙帶可知，小車在橡皮筋作用下先做加速運動，橡皮筋做功完畢小車做勻速直線運動，然后小車做減速運動，實驗需要測出橡皮筋做功完畢時的速度，小車勻速運動時，紙帶上相鄰點間的距離相等，由圖示紙帶可知符合要求的點是C點．
（3）A、橡皮筋完全相同，通過增加橡皮筋的條數(shù)來使功倍增，因此不需要計算橡皮筋每次對小車做功的具體數(shù)值，故A錯誤；
B、該實驗中利用相同橡皮筋形變量相同時對小車做功相同，通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對小車做的功成整數(shù)倍增加，這個設計很巧妙地解決了直接去測量力和計算功的困難．故B正確；
C、橡皮筋伸長的長度在逐漸較小，所以彈力也在逐漸減小，小車作加速度減小的加速運動，在橡皮筋恢復原長后，小車受力平衡，將做勻速直線運動．故C錯誤；
D、橡皮筋的彈性勢能與彈簧的彈性勢能相似，滿足關系：E_P=$\frac{1}{2}$k（△x）²，所以把橡皮筋拉伸為原來的兩倍，橡皮筋對小車做功增加為原來的四倍，故D錯誤，故選B．
故答案為：（1）AC；（2）C；（3）B．

點評 本題考查了探究功與速度變化的關系實驗的實驗原理、實驗操作規(guī)范、誤差來源，通過選取幾條完全相同的橡皮筋是功成倍增加來化解變力做功的測量難點．