Question

5．在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，可通過如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行，在長(zhǎng)木板上釘一個(gè)鐵釘，將橡皮筋的一端固定在鐵釘上，另一端掛在小車前端的小掛鉤上，通過拉動(dòng)小車使橡皮筋伸長(zhǎng)，由靜止釋放小車，橡皮筋對(duì)小車做功，再利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車后端拖動(dòng)的紙帶記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況．
（1）在實(shí)驗(yàn)中，除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材以及交流電源、導(dǎo)線、開關(guān)以外，還需要哪種測(cè)量工具？答：刻度尺
（2）對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，下列操作中符合實(shí)驗(yàn)要求的是ABC（填寫選項(xiàng)前的符號(hào)）
A．小車每次都應(yīng)從靜止釋放
B．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將長(zhǎng)木板傾斜適當(dāng)角度以平衡摩擦力
C．應(yīng)在紙帶上選取點(diǎn)跡間隔均勻的部分計(jì)算小車的最大速度v
D．必須測(cè)量出小車的質(zhì)量
（3）正確平衡好摩擦力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，在橡皮筋彈力作用下，合力對(duì)小車所做的功等于（選填“大于”、“小于”或“等于”）橡皮筋彈力所做的功，若第一、第二次分別用一條、三條并在一起的相同橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，且兩次橡皮筋的伸長(zhǎng)相同，則第二次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車做的功是第一次實(shí)驗(yàn)的三倍．

Answer 1

分析 （1）除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材以及交流電源、導(dǎo)線、開關(guān)以外，還需要刻度尺來測(cè)量長(zhǎng)度；
（2）根據(jù)動(dòng)能定理，即可確定W-v²的關(guān)系．本實(shí)驗(yàn)為了使小車在傾斜的平面上被橡皮筋拉動(dòng)做功等于外力對(duì)小車做的總功，需要平衡摩擦力．要通過實(shí)驗(yàn)來探究功與小車的動(dòng)能變化關(guān)系，小車的速度由紙帶上打點(diǎn)來計(jì)算，從而能求出小車的動(dòng)能變化．可以使用相同的橡皮筋，使橡皮筋的形變量相同，通過增加橡皮筋的條數(shù)增加橡皮筋對(duì)小車做功的多少．
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）可以使用相同的橡皮筋，使橡皮筋的形變量相同，通過增加橡皮筋的條數(shù)增加橡皮筋對(duì)小車做功的多少．

解答 解：（1）除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材以及交流電源、導(dǎo)線、開關(guān)以外，要計(jì)算小車的速度，需要：$v=\frac{x}{t}$，t由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器給出，還需要刻度尺來測(cè)量長(zhǎng)度．
（2）A、根據(jù)動(dòng)能定理，即可確定W-v²的關(guān)系．本實(shí)驗(yàn)為了使小車在傾斜的平面上被橡皮筋拉動(dòng)做功等于外力對(duì)小車做的總功，需要小車每次都應(yīng)從靜止釋放，還需要平衡摩擦力．故A正確，B正確．
C、在橡皮條伸長(zhǎng)階段小車加速，恢復(fù)原長(zhǎng)后勻速，故小車先加速后勻速，點(diǎn)間距先增加后均勻，所以應(yīng)在紙帶上選取點(diǎn)跡間隔均勻的部分計(jì)算小車的最大速度v．故C正確；
D、根據(jù)動(dòng)能定理，即可確定W-v²的關(guān)系．與小車的質(zhì)量無(wú)關(guān)．故D錯(cuò)誤；
故選：ABC
（3）正確平衡好摩擦力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，在橡皮筋彈力作用下，合力對(duì)小車所做的功 等于皮筋彈力所做的功
使用相同的橡皮筋，使橡皮筋的形變量相同，通過增加橡皮筋的條數(shù)增加橡皮筋對(duì)小車做功的多少，若第一、第二次分別用一條、三條并在一起的相同橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，且兩次橡皮筋的伸長(zhǎng)相同，則第二次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車做的功是第一次實(shí)驗(yàn)的 三倍
故答案為：（1）刻度尺；（2）ABC．（3）等于，三

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究功與速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、誤差來源，通過選取幾條完全相同的橡皮筋是功成倍增加來化解變力做功的測(cè)量難點(diǎn)，解答該題的關(guān)鍵是明確小車的運(yùn)動(dòng)過程．