Question

14．某學習小組做探究“合力的功和物體速度變化關系”的實驗，如圖1中小車是在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時橡皮筋對小車做的功記為W．當用2條、3條…，完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…實驗時，使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致．每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出．

（1）除了圖1中已有的實驗器材外，還需要導線、開關、天平、刻度尺、交流電源．
（2）實驗中，小車會受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當傾斜來平衡掉摩擦阻力，則下面操作正確的是D．
A．放開小車，能夠自由下滑即可
B．放開小車，能夠勻速下滑即可
C．放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可
D．放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可
（3）若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是B
A．橡皮筋處于原長狀態(tài)
B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)
C．小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處
D．小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線
（4）從理論上講，橡皮筋做的功W和小車獲得的速度v的關系是W=$\frac{1}{2}$mv²．

Answer 1

分析 （1）打點計時器使用交流電源，實驗需要用刻度尺測量紙帶上兩點間的距離，根據(jù)實驗原理與實驗器材分析答題．
（2）實驗前應平衡摩擦力，把木板的一端適當墊高使拖著紙帶的小車在木板上做勻速直線運動．
（3）小車所受合外力為零時受到最大，根據(jù)題意分析判斷橡皮筋的狀態(tài)．
（4）應用動能定律求出W與v的關系．

解答 解：（1）實驗需要求出小車的動能，需要測出小車的質量與速度，測小車質量需要天平，測小車速度需要用刻度尺測距離然后求出受到，實驗用打點計時器需要使用交流電源，故還需要的實驗器材有：天平、刻度尺、交流電源．
（2）實驗前需要配合摩擦力，把木板的一端適當墊高，放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可，故ABC錯誤，D正確，故選D．
（3）小車所受合力為零時速度最大，木板水平放置，沒有平衡摩擦力，小車受到橡皮筋拉力與摩擦力作用，當小車受到最大即合力為零時橡皮筋的拉力等于摩擦力，此時橡皮筋處于伸長狀態(tài)，小車還沒有運動到兩鐵釘連線處，故ACD錯誤，B正確，故選B．
（4）由動能定理得：W=△E_K=$\frac{1}{2}$mv²-0，從理論上講，橡皮筋做的功W和小車獲得的速度v的關系是：W=$\frac{1}{2}$mv²；
故答案為：（1）天平、刻度尺、交流電源；（2）D；（3）B；（4）W=$\frac{1}{2}$mv²．

點評 本題考查了實驗器材、實驗注意事項與實驗數(shù)據(jù)處理等問題，是該實驗的常考內容，一定要掌握；掌握基礎知識即可解題，平時要注意基礎知識的學習．