Question

19．某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验时采用如图所示实验方案．图中小车在一条橡皮筋作用下弹出并沿轨道滑行，橡皮筋对小车做的功记为W．当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，橡皮筋对小车做功记为2W、3W…每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．

（1）实验时，除了图中已有的实验器材外，还需要B
A．学生电源   B．刻度尺   C．天平
（2）实验操作中，下列说法正确的是ACD
A．每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样
B．每次必须计算出橡皮筋拉力做功的数值
C．实验中需要平衡摩擦力
D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度
（3）根据实验过程测得的数据如表：

次数	1	2	3	4
橡皮筋对小车所做的功	W	2W	3W	4W
小车的速度v（m•s-1）	1.00	1.41	1.73	2.00
小车的速度的二次方v2（m2•s-2）	1.00	2.00	3.00	4.00

从表中的数据可以得出合外力做功与速度的二次方成正比．

Answer 1

分析 （1）测量纸带上各点之间的距离需要使用刻度尺；电火花计时器的电源应该选用生活用的交流电源；
（2）根据实验的目的和注意事项分析即可，本实验中注意采用的是比例法，应使每条橡皮筋做功相同，小车的速度是加速段获得的最大速度即以后的匀速段的速度．
（3）W-v²图线是一条过坐标原点的直线，根据数学知识可确定W与速度v的平方成正比．

解答 解：（1）根据实验的要求，除了图中已有的实验器材外，还需要刻度尺和220V的生活用交流电源．故B正确，AC错误．
故选：B
（2）A、本实验中注意采用的是比例法，应使每条橡皮筋做功相同，所以每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样，而不需要每次计算出橡皮筋拉力做功的数值．故A正确，B错误；
C、实验中为保证橡皮筋的拉力与对小车的拉力相等，可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力．故C正确；
D、当橡皮筋做功完毕小车应获得最大速度，由于平衡了摩擦力所以小车以后要做匀速运动，相邻两点间的距离基本相同，所以通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度．故D正确．
故选：ACD
（3）若实验作了4次，所用橡皮条分别为1根、2根…n根，通过纸带求出小车的速度分别为v₁、v₂…v_n，用W表示橡皮条对小车所做的功，作出的W-v²图线如图；
由图可知，是一条过坐标原点的直线，这说明W与v²的关系是成正比的，即外力做功与速度的二次方成正比．

故答案为：（1）B； （2）ACD；（3）合外力做功与速度的二次方成正比．

点评 本题涉及打点计时器的工作原理和探究功与速度变化关系实验的原理，从实验原理的角度分析即可．