Question

【题目】某同学用图甲所示装置验证合力做功和物体速度变化的关系。一个圆形玻璃管固定在水平桌面上,管口与桌边齐平,管的两侧开有小缝,可以让皮筋穿过,图乙为俯视图。在桌边关于圆管对称的位置上固定两个钉子,缠绕在钉子上的皮筋可以把小钢球弹出,小钢球与圆管之间摩擦可忽略,小钢球弹出后落在水平地面上,测出水平距离,然后用多组相同的皮筋从同一位置弹射小球,重复以上操作。

（1）除了图示的器材以外,实验中还需要的实验仪器有（_____）

A.天平

B.秒表

C.拴着细线的重锤

D.刻度尺

（2）为了验证合力做功和物体速度变化的关系,可间接测量皮筋做的功与小钢球水平位移的数据,如下:

根据以上数据,选择合适的物理量,标注在图丙中的坐标轴上,并在坐标纸上作出线性图像___.

（3）图线的斜率k=__________,并说明表达式中各物理量的含义__________.

Answer 1

【答案】CD； mg/4h； 小球的质量m，桌面的高度h，重力加速度g；

【解析】

（1）本实验要测量小钢球的水平位移，需要用到重锤线确定管口在地面上的投影，以方便测量水平射程；
（2）计算出不同W对应的x2值，可以发现W与x2成正比，故以W为纵轴，以x2为横轴，可在坐标纸上得到一条直线；
（3）根据平抛运动的规律，可以推导出平抛运动的初速度即橡皮筋做功的末速度与水平位移的关系，从而确定皮筋做功与水平位移的关系；

（1）本实验利用平抛运动的规律测量出平抛运动的初速度，即橡皮筋做功的末速度，要测量平抛运动的初速度，需要测量小钢球的水平射程，故需要用到重锤线确定管口在地面上的投影，以方便测量水平射程，故CD正确、AB错误；

（2）将皮筋做的功与测得小钢球水平位移x以及x2的数据整理如下表所示：

从表中数据可知，皮筋做的功与成正比，故以为纵轴，以为横轴，可在坐标纸上得到一条直线，图象如所示：

（3）钢球离开桌面后做平抛运动，竖直方向：，水平方向：

则：，对钢球，由动能定理得：

则W-x2图象的斜率：，各物理量的含义为：小球的质量m，桌面的高度h，重力加速度g。