Question

12．“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖（甲）所示，當(dāng)小車在一條橡皮筋作用下彈出時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為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(shí)驗(yàn)時(shí)，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致，每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出．
（1）實(shí)驗(yàn)中的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用交流電源（選填“直流”或“交流”），在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)前需要（選填“需要”或“不需要”）平衡摩擦實(shí)驗(yàn)操作．
（2）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)將木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是B
A、橡皮筋處于原長(zhǎng)狀態(tài)         B、橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)
C、小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線     D、小車未過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線
（3）在正確操作情況下，打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，如圖（乙）所示，每相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔均為0.10s，則小車獲得的最大速度為1.15m/s．

Answer 1

分析 （1）現(xiàn)在通過實(shí)驗(yàn)來探究功與物體動(dòng)能變化關(guān)系，小車的速度由紙帶上打的點(diǎn)測(cè)量位移，用平均速度來計(jì)算，因此需要刻度尺，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源，因探究功與速度變化關(guān)系，因此必須平衡摩擦力；
（2）在利用橡皮筋探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)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(zhǎng)度必要保持一致；小車的運(yùn)動(dòng)是先加速后勻速．
（3）若木板是水平放置的，則小車在運(yùn)動(dòng)過程中要受到滑動(dòng)摩擦力，小車先加速后減速；當(dāng)小車速度達(dá)最大時(shí)，小車的合力為零，所以要分析點(diǎn)跡均勻的一段紙帶即可．

解答 解：（1）探究橡皮筋做功與小車的動(dòng)能變化的關(guān)系，則小車的速度根據(jù)紙帶上所打的點(diǎn)，通過測(cè)量位移，求平均速度來代替瞬時(shí)速度．因此要使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器能工作，必須接交流電源；
因橡皮筋做功即為合外力做功，因此必須平衡摩擦力，
（2）若木板是水平放置的，則小車在運(yùn)動(dòng)過程中要受到滑動(dòng)摩擦力，當(dāng)小車速度達(dá)最大時(shí)，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(zhǎng)狀態(tài)．故選：B．
（3）
小車先加速，后勻速，最后減速運(yùn)動(dòng)
在加速過程中，橡皮條在做正功，故需要測(cè)量最大速度，即勻速運(yùn)動(dòng)的速度，因而需要選用間隔均勻的點(diǎn)，即G-K點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一次點(diǎn)，故最大速度為：
v=$\frac{x}{T}$=$\frac{0.023}{0.02}$m/s=1.15m/s
故答案為：（1）交流，需要；（2）B；（3）1.15m/s．

點(diǎn)評(píng) 小車的速度通過紙帶上點(diǎn)求出，而小車的動(dòng)能完全是由橡皮筋做功而導(dǎo)致的．同時(shí)巧用一根橡皮筋做功為W，兩根橡皮筋則為2W，但每根伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度必須相同，該實(shí)驗(yàn)中小車的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，故需要測(cè)量勻速階段的速度．