Question

11．某實驗小組利用探究加速度與力關(guān)系的實驗裝置來探究做功與速度變化的關(guān)系，裝置如圖1所示．他們以盤及盤中砝碼總重力mg作為對小車（質(zhì)量用M表示）的拉力，來探究拉力做功W與速度v的關(guān)系：

（1）上述處理必需滿足的條件是M＞＞m，本實驗中是否需要平衡摩擦力是（填“是”或“否”）．
（2）他們利用圖象探究功與速度的關(guān)系，你認力最合理的應(yīng)該用下述哪種圖象B．
A．W-v圖象         B．W-v²圖象     C．W-$\frac{1}{v}$圖象         D．W-$\frac{1}{{v}^{2}}$圖象
（3）你如何判斷實驗過程中小車是否從靜止開始運動？圖象W-v²是否是經(jīng)過原點的傾斜的直線．或從第一個打點開始，小車通過的位移之比是否為1：3：5…
（4）上述實驗中，該組得到了如表所示的實驗數(shù)據(jù)，請根據(jù)數(shù)據(jù)在圖2坐標紙上畫出（2）中你選擇的圖象．

功W/J	0.02	0.04	0.06	0.08	0.10	0.12
速度v/ms-1	0.13	0.20	0.24	0.25	0.33	0.35

Answer 1

分析 （1）當小車質(zhì)量遠大于砝碼及砝碼盤的質(zhì)量時可以近似認為小車受到的拉力等于砝碼及砝碼盤的重力，實驗前要平衡摩擦力．
（2）根據(jù)動能定理分析答題．
（3）根據(jù)圖象或勻變速直線運動的特點分析紙帶得出結(jié)論．
（4）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)應(yīng)用描點法作出圖象．

解答 解：（1）要使小車受到的拉力等于盤及盤中砝碼總重力mg，實驗前要平衡摩擦力，且需要滿足：M＞＞m．
（2）由動能定理可得：W=$\frac{1}{2}$mv²-0=$\frac{1}{2}$mv²，為方便實驗數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)時，應(yīng)使作出的圖象是一條直線，應(yīng)作：W-v²圖象，故選B．
（3）如果小車從靜止開始運動，小車做初速度為零的勻加速直線運動，則：圖象W-v²是經(jīng)過原點的傾斜的直線，紙帶上從第一個打點開始，小車通過的位移之比是為1：3：5…；根據(jù)圖象W-v²是否是經(jīng)過原點的傾斜的直線，或根據(jù)紙帶上從第一個打點開始，小車通過的位移之比是否為1：3：5…判斷小車是否從靜止開始運動．
（4）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，在坐標系內(nèi)描出W與v²對應(yīng)的點，然后作出圖象，圖象如圖所示：

故答案為：（1）M＞＞m；是；（2）B；（3）圖象W-v²是否是經(jīng)過原點的傾斜的直線．或從第一個打點開始，小車通過的位移之比是否為1：3：5…；（4）圖象如圖所示．

點評 本題考查了探究功與速度變化關(guān)系的實驗，知道實驗原理是正確解題的關(guān)鍵；應(yīng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)時，為方便實驗數(shù)據(jù)處理，為了使圖象更直觀的反應(yīng)物理規(guī)律，應(yīng)選擇合適的物理量作圖，使作出的圖象是一條直線；要掌握應(yīng)用描點法作圖的方法．