Question

2．某同學(xué)用如圖1所示裝置，探究“功與物體速度變化的關(guān)系”．由于橡皮筋的彈力是變力，做功不容易計算，然而改用橡皮筋的條數(shù)，保持小車相同的運動距離，則彈力做功的大小與橡皮筋的條數(shù)成正比．即，橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W…．由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點計時器測出（某次紙帶如圖2）．

（a）為了使彈力做功的大小與橡皮筋的條數(shù)成正比，因此，每次拉長橡皮筋的長度應(yīng)該相等．
（b）小車在木板上運動時會受到阻力，可以采用什么方法進行補償？
（c）在紙帶中，應(yīng)該采用那些點距來計算小車的速度？
（d）做出W-v的圖象，不是直線，怎么辦？

Answer 1

分析 實驗時，先要平衡摩擦力，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，再加上打點計時器測出小車獲得的最大速度即動能可求．

解答 解：（a）橡皮筋伸長量按倍數(shù)增加時，功并不簡單地按倍數(shù)增加，變力功一時無法確切測算．因此我們要設(shè)法回避求變力做功的具體數(shù)值，可以用一根橡皮筋做功記為W，用兩根橡皮筋做功記為2W，用三根橡皮筋做功記為3W…，從而回避了直接求功的困難．為了使彈力做功的大小與橡皮筋的條數(shù)成正比，因此每次拉長橡皮筋的長度應(yīng)該相等．
（b）小車在木板上運動時會受到阻力，可將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消．
（c）在紙帶中，需要測量出加速的末速度，即最大速度，也就是勻速運動的速度，應(yīng)采用做勻速運動那一段的點距來計算速度．
（d）作出功-速度（W-v）曲線，不是直線，再做出W-v²的圖象，看是否是一條直線．
故答案為：（a）每次拉長橡皮筋的長度應(yīng)該相等．
（b）可使木板略微傾斜，重力沿木板方向分力來平衡摩擦力，作為補償；輕推一下小車，觀察小車是否做勻速直線運動．
（c）應(yīng)該求小車勻速階段的速度．即彈力做功剛完畢時小車的速度．
（d）再做出W-v²的圖象，看是否是一條直線

點評 實驗中要清楚是如何改變w，如何獲得的速度v即可，圍繞實驗原理和實驗?zāi)康倪M行理解和記憶．