Question

10．某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验，如图1中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，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，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．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）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、交流电源、刻度尺．
（2）木板倾斜的目的是为了平衡摩擦力．
（3）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是B
A．橡皮筋处于原长状态        B．橡皮筋仍处于伸长状态       C．小车在两个铁钉的连线处
（4）在正确操作情况下，打在纸带上的点，并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的GK部分进行测量（根据图2所示的纸带回答，填入相应段的字母）．
（5）实验结束后利用所得的数据，画出的正确图象应该是图3中的图乙．

Answer 1

分析 小车在倾斜的平面上被橡皮筋拉动做功，导致小车的动能发生变化．现通过实验来探究功与物体动能变化关系，小车的速度由纸带上打点来计算，从而能求出小车的动能变化．每次实验时橡皮筋伸长的长度都要一致，则一根做功记为W，两根则为2W，然后通过列表描点作图探究出功与动能变化的关系．

解答 解：（1）探究橡皮筋做功与小车的动能变化的关系，则小车的速度是由纸带的点来求出．因此必须要有毫米刻度尺；要使打点计时器能工作，必须接交流电源．
（2）若木板是水平放置的，则小车在运动过程中要受到滑动摩擦力，
木板倾斜的目的是为了平衡摩擦力；
（3）当小车速度达最大时，则小车的合力为零．所以除摩擦力外，还有橡皮筋的拉力．因此橡皮筋处于伸长状态，故B正确，ACD错误；
（4）为了测量小车获得的速度，即为最大速度，因此纸带上应该是匀速运动，则应选用纸带的GK部分；
（5）根据动能定理，W=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，即W与$\frac{{v}^{2}}{2}$成正比，
因此正确图象应该是图3中的图乙．
故答案为：（1）交流； （2）平衡摩擦力；（3）B；（4）GK；（5）乙．

点评 小车的速度通过纸带上点求出，而小车的动能完全是由橡皮筋做功而导致的．同时巧用一根橡皮筋做功为W，两根橡皮筋则为2W，但每根伸长的长度必须相同．