Question

17．在“探究做功與速度變化的關系”實驗中，常用的兩種實驗方案如圖所示：甲用質量已知的重物的重力作為牽引力，小車在牽引力作用下運動，用電磁打點計時器測量小車的速度，定量計算牽引力所做的功，進而探究牽引力所做功與小車速度的關系；乙通過不同條數(shù)橡皮筋的作用下將小車彈出，用電磁打點計時器測量小車的速度，進而探究橡皮筋對小車所做功與其速度的關系．

（1）為完成這兩種實驗方案，除了圖1中所給出的實驗器材外，實驗還需要的圖2器材中的BC（填字母編號）．
（2）針對這兩種實驗方案，以下說法正確的是AC：
A．甲可以只打一條紙帶研究，而乙必須打足夠多條紙帶才能研究
B．甲中需要平衡小車運動中受到的阻力，而乙中不需要平衡阻力
C．甲中小車質量必須遠大于所掛重物的質量，而乙中小車質量沒有特別的要求
D．乙方案中，換用2根同樣的橡皮筋同一位置釋放，橡皮筋所做的功與一根橡皮筋拉至伸長量為原來2倍橡皮筋所做的功是一樣的．
（3）某同學在實驗中打出的一條紙帶如圖所示，0、1、2…7為紙帶上連續(xù)打出的點，打點計時器的電源頻率為50Hz．據(jù)此可以判斷他在實驗中采用的方案是乙（選填“甲”或“乙”），由此紙帶得到的該實驗方案中所需測的速度為1.75m/s．

Answer 1

分析 （1）電磁式打點計時器需要低壓交流電源，需要刻度尺測量紙帶的長度；
（2）甲打下一條紙帶，根據(jù)勻變速直線運動的推論可求得速度，測量出重物下落的距離，即可進行探究；而用橡皮筋牽引時，橡皮筋的彈性勢能轉化為小車的動能，實驗中需要改變拉力做功，選用不同條數(shù)的橡皮筋且拉到相同的長度，這樣橡皮筋對小車做的功才有倍數(shù)關系，需要打下多條紙帶．兩個實驗中都需要平衡摩擦力；
（3）在甲實驗中，小車做勻加速直線運動，根據(jù)推論：△x=aT²，在連續(xù)相等時間內位移應均勻增大；在乙實驗中，小車做變加速運動，失去橡皮筯的牽引力后做勻速直線運動．由紙帶上的數(shù)據(jù)看出，此小車最后做勻速運動，故他在實驗中采用的方案是乙．由公式v=$\frac{x}{t}$求小車失去外力后的速度．

解答 解：（1）電磁式打點計時器需要低壓交流電源，需要刻度尺測量紙帶的長度，本實驗不需要測量質量，所以不需要天平，打點計時器有計時功能，所以不需要秒表，故BC正確．
故選：BC
（2）A、甲實驗中根據(jù)打下一條的紙帶，運用勻變速直線運動的推論可求得速度，并能根據(jù)紙帶測量出重物下落的距離，即可進行探究；
在乙實驗中，要改變拉力做功時，用不同條數(shù)的橡皮筋且拉到相同的長度，這樣橡皮筋對小車做的功才有倍數(shù)關系，所以必須打足夠多條紙帶才能研究，故A正確．
B、在兩個實驗中，小車下滑時受到重力、細線或橡皮筋的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則都要用重力的下滑分量來平衡摩擦力，使得拉力做的功等于合外力對小車做的功，故B錯誤．
C、在甲實驗中，要用重物的重力替代細線的拉力，必須滿足這個條件：小車質量必須遠大于所掛重物的質量；而在實驗中，小車質量沒有特別的要求，故C正確．
D、由橡皮筯伸長長度越大，拉力越大，在乙實驗中，換用2根同樣的橡皮筋同一位置釋放，若橡皮筋伸長量變?yōu)樵瓉淼?倍，則橡皮筋做功增加大于原來的2倍，故D錯誤．
故選：AC．
（3）在甲實驗中，小車做勻加速直線運動，根據(jù)推論：△x=aT²，在連續(xù)相等時間內位移應均勻增大；在乙實驗中，小車先做變加速運動，在失去外力后做勻速直線運動．由紙帶上的數(shù)據(jù)看出，此小車最后做勻速運動，故他在實驗中采用的方案是乙．
由數(shù)據(jù)看出，打點4后小車失去外力，則速度為：v=$\frac{x}{t}=\frac{0.0350+0.0349+0.0351}{0.06}$m/s=1.75m/s．
故答案為：（1）BC；（2）AC；（3）乙；1.75

點評 本題關鍵考查對兩種實驗方案的理解和評價能力．要結合探究功與速度變化關系的實驗原理進行分析，注意在乙實驗中需要測量是小車的最大速度即最后的速度大小，同時要正確應用數(shù)學知識進行數(shù)據(jù)處理．