Question

16．用如图所示的装置，探究功与物体速度变化的关系．实验时先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮条弹力的作用下被弹出，沿木板滑行．小车滑行过程中带动通过打点计器的纸带，记录其运动情况．观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀，后面部分点迹比较均匀，回答下列问题：
（1）适当垫高木板是为平衡摩擦力；
（2）通过纸带求小车速度时，应使用纸带的后面部分（填“全部”、“前面部分”或“后面部分”）；
（3）若实验作了n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图线是一条过坐标原点的直线，这说明W与v的关系是W与v²成正比；
（4）以下关于该实验的说法中有一项正确，它是B．
A．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值
B．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带．纸带上打出的点，两端密、中间疏． 出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小
C．小车在橡皮筋的作用下弹出，橡皮筋所做的功可根据公式W=FL算出
D．实验中先释放小车再接通电源．

Answer 1

分析 了解实验要探究的内容、实验方法与实验技巧．探究实验数据的处理方法．实验原理：橡皮筋的弹性势能转化为小车的动能，实验中改变拉力做功时，为了能定量，所以用不同条数的橡皮筋且拉到相同的长度，这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系．小车先加速运动后匀速，小车最大速度由纸带上的点迹均匀部分求出．

解答 解：（1）用 1 条、2 条、3 条 …同样的橡皮筋将小车拉到同一位置释放，橡皮筋拉力对小车所做的功依次为 w、2w、3w …探究橡皮筋拉力对小车所做的功W与小车速度v的定量关系．将木板放有打点计时器的一端垫高，小车不连橡皮筋，尾部固定一纸带，轻推小车使小车沿木板向下运动，如果纸带上打出的点间距是均匀的，说明纸带的运动是匀速直线运动，小车重力沿斜面方向的分力刚好平衡了小车所受的摩擦力．
（2）橡皮筋拉力对小车所做的功全部完成后，打出来的点才能反映物体的速度．所以应使用纸带的后面部分．
（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．
（4）A、我们用橡皮筋拉动小车的方法，来探究橡皮筋的拉力对小车所做的功与小车速度变化的关系，这是一个非常精妙的设计．直接去测量一个正做变速运动物体所受拉力是很困难的．橡皮筋拉动小车的弹力虽然是个变力，但这个弹力做的功，数值上就等于橡皮筋发生形变时所具的弹性势能，而这个弹性势能又与橡皮筋的形变量相对应；橡皮筋的形变量一定，这个弹力做的功就是一定的．实验时，每次保持橡皮筋的形变量一定，当有n根相同橡皮筋并系在小车上时，n根相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的n倍，这个设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难．所以我们不用直接测量功的数值．故AC错误；
B、“探究动能定理”的实验中：如果没有平衡摩擦力或没有使木板倾斜或倾角太小，则在小车获得的最大速度后由于摩擦阻力影响导致速度减小，出现“两端密、中间疏”现象，故B正确；
D、实验中先接通电源再释放小车，故D错误．
故选：B．
故答案为：（1）平衡摩擦力；（2）后面部分；（3）W与v²成正比；（4）B

点评 注意实验的一些处理方法，例如选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车匀速运动阶段的点，用这些点计算小车的速度．图象法是解决物理问题的常见方法，因为它具有简便直观的特点．本题的关键是熟悉橡皮筋拉小车探究做功与物体速度变化的关系实验步骤细节和原理．用功能关系来理解是根本．