Question

2．某實驗小組要探究力對物體做功與物體獲得速度的關(guān)系，選取的實驗裝置如圖1所示．

（1）除了圖中已有的實驗器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和交流電源（填“交流”或“直流”）
（2）實驗主要步驟如下：
①實驗時，為使小車所受合力等于橡皮筋的拉力，在未連接橡皮筋前木板的左端用小木塊墊起，使木板傾斜合適的角度，啟動電源，輕推小車，得到的紙帶應(yīng)該是乙（填甲、乙）（如圖2）
②小車在一條橡皮筋的作用下由靜止彈出，沿木板運動，此過程橡皮筋對小車做的功為W
③再分別改用完全相同的2條、3條…橡皮筋作用于小車，每次由靜止釋放小車時橡皮筋的伸長量都相同（填寫相應(yīng)實驗條件），使橡皮筋對小車做的功分別為2W、3W…
④分析打點計時器打出的紙帶，分別求出小車每次獲得的最大速度v₁、v₂、v₃…．圖3是實驗中打出的一條紙帶，為了測量小車獲得的最大速度，應(yīng)選用紙帶的GK部分進行測量
⑤作出W-v圖象，則符合實際的圖象是D．（如圖4）
（3）若該小組實驗時遺忘了上述步驟①操作的情況下也完成了整個實驗，那么當小車速度最大時，橡皮筋處于伸長狀態(tài)．（填“伸長”或“原長”）

Answer 1

分析 （1）打點計時器使用交流電源．
（2）平衡摩擦力后，啟動電源，輕推小車，小車做勻速直線運動．橡皮條拉力是變力，采用倍增法增加功，故橡皮條的伸長量應(yīng)該相同．當小車達到最大速度時，做勻速直線運動．根據(jù)W與v的關(guān)系確定正確的圖線．
（3）若未平衡摩擦力，小車速度達到最大時，彈力與摩擦力相等．

解答 解：（1）打點計時器使用交流電源．
（2）①平衡摩擦力后，小車應(yīng)做勻速運動，所以紙帶應(yīng)該是圖乙；
③橡皮條拉力是變力，采用倍增法增加功；
即使小車在一條橡皮筋的作用下由靜止彈出，這時橡皮筋對小車做的功為W；
再用完全相同的2條、3條…橡皮筋作用于小車，每次由靜止釋放小車時橡皮筋的伸長量都相同，使橡皮筋對小車做的功分別為2W、3W…
④當小車達到最大速度后，做勻速直線運動，根據(jù)紙帶的GK段測量最大速度．
⑤功與速度的平方相對應(yīng)，所以圖象應(yīng)為D．
（3）若該小組實驗時遺忘了上述步驟①操作的情況下也完成了整個實驗，那么當小車速度最大時，彈力和摩擦力相等，彈簧處于伸長狀態(tài)．
故答案為：（1）交流，（2）乙，伸長量都相同，GK，D，（3）伸長

點評 本題以探究做功和速度關(guān)系為實驗命題背景考查學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的處理和對結(jié)論的分析和評價能力，本題采用倍增法增加橡皮條的功，巧妙解決了變力做功的測量困難，注意要平衡摩擦力．