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3.如图1所示,是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验,图甲中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形,这时,橡皮筋对小车做的功记为W.当我们用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,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放.小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.

(1)除了图中的已给出的实验器材外,还需要的器材有刻度尺;
(2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动,应采取的措施是将长木板的一端垫高平衡小车所受摩擦力;
(3)下面是本实验的数据记录表,请将第2次、第3次…实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置;
橡皮筋做的功10个间隔的距离S(m)10个间隔的时间T(s)小车获得的速度vn(m/s)小车速度的平方vn2 (m/s)2
1W0.2000.2
20.2800.2
30.3000.2
40.4000.2
50.4500.2
(4)从理论上讲,橡皮筋做的功Wn 和物体速度vn 变化的关系应是Wn∝v2.请你运用数据表中测定的数据在图2所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性.

分析 (1)实验中需要根据所打点之间的距离,计算物体的速度,因此需要的仪器还有刻度尺;
(2)小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,需要采取平衡摩擦力的措施;
(3)根据表格中的数据,抓住相等时间内的位移得出速度的变化,从而确定橡皮筋做功的大小;
(4)v-W图象是曲线,不能直接判断函数关系,应进一步作出W-v2,建立坐标系,根据表格中数据描点,用平滑的曲线连接,从而得到图象.

解答 解:(1)根据实验原理可知,实验中需要刻度尺测量计数点之间的距离,来计算物体的速度,所以要用到刻度尺.
(2)小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力,故可以将长木板的一端垫高平衡小车所受的摩擦力.
(3)我们把1根橡皮筋对小车做的功记为1W,作为功的一个计量单位.当我们用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,橡皮筋做的功分别是2W,3W,4W,5W…
(4)v-W图象是曲线,不能直接判断函数关系,应进一步作出W-v2,作出功与速度平方关系的图象如图所示.
故答案为:(1)刻度尺;(2)将长木板的一端垫高平衡小车所受摩擦力;(3)2W、3W、4W、5W;(4)v2;如图所示

点评 明确实验原理是解决本题的关键,要灵活选择坐标,作出图象,直观判断结论.因此要加强基础物理知识在实验中的应用.

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