Question

8．“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實驗如圖所示，當(dāng)小車在一條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做得功記W，當(dāng)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…實驗時，使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致．每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出．
（1）除了圖中已有的實驗器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺（填測量工具）和交流電源（填“交流”或“直流”）．
（2）若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當(dāng)小車速度最大時，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法中正確的是B
A．橡皮筋處于原長狀態(tài)　　　　　　　　　　　　　　B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)
C．小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處　　　　　　　　　　D．小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線．
（3）在該實驗中，下列敘述正確的是D
A．每次實驗必須設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值　　　　
B．實驗中，橡皮筋第二次的伸長長度是第一次伸長長度的二倍
C．實驗中長木板表面應(yīng)該盡量光滑且水平放置
D．每次實驗都必須先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出．

Answer 1

分析 （1）現(xiàn)在通過實驗來探究功與物體動能變化關(guān)系，小車的速度由紙帶上打的點測量位移，用平均速度來計算，因此需要刻度尺，打點計時器使用的是交流電源；
（2）若木板是水平放置的，說明沒有平衡摩擦力，則小車在運動過程中要考慮受到滑動摩擦力，小車先加速后減速；當(dāng)小車速度達(dá)最大時，小車的合力為零；
（3）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，實驗時，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，n根相同橡皮筋對小車做的功就等于系一根橡皮筋時對小車做的功的n倍，這個設(shè)計很巧妙地解決了直接去測量力和計算功的困難．

解答 解：（1）探究橡皮筋做功與小車的動能變化的關(guān)系，則小車的速度根據(jù)紙帶上所打的點，通過測量位移，求平均速度來代替瞬時速度．因此必須要有毫米刻度尺；要使打點計時器能工作，必須接交流電源．
（2）若木板是水平放置的，則小車在運動過程中要受到滑動摩擦力，當(dāng)小車速度達(dá)最大時，則小車的合力為零．所以除摩擦力外，還有橡皮筋的拉力．因此橡皮筋處于伸長狀態(tài)．故選：B．
（3）AB、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．直接去測量一個正做變速運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．實驗時，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，n根相同橡皮筋對小車做的功就等于系一根橡皮筋時對小車做的功的n倍，這個設(shè)計很巧妙地解決了直接去測量力和計算功的困難．所以我們不用直接測量功的數(shù)值，即A錯誤、B錯誤．
C、為了保證小車的動能都是橡皮筋做功的結(jié)果，必須平衡摩擦力，長木板要適當(dāng)?shù)膬A斜．所以C錯誤．
D、根據(jù)打點計時器的使用規(guī)則，先接通電源，再讓小車運動，D正確．
故選：D；
故答案為：
（1）刻度尺，交流；
（2）B；
（3）D．

點評 小車的速度通過紙帶上點求出，而小車的動能完全是由橡皮筋做功而導(dǎo)致的．同時巧用一根橡皮筋做功為W，兩根橡皮筋則為2W，但每根伸長的長度必須相同，該實驗中如果平衡摩擦力則小車的運動情況是先加速，再勻速，最后減速，橡皮條做功完畢，速度最大，做勻速運動；如果沒有平衡摩擦力，橡皮條先加速后減速，沒有勻速過程．