Question

“探究功與物體速度變化的關系”的實驗如圖甲所示，當小車在一條橡皮筋作用下彈出時，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）除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關、

 

（填測量工具）和

 

電源（填“交流”或“直流”）．
（2）在正確操作情況下，需要墊起木板的一端平衡摩擦，平衡摩擦時，平衡摩擦的目的是使合外力對小車做功等于

 

．實驗時打在紙帶上的點并不都是均勻的，如圖乙所示．為了測量小車獲得的速度，應選用紙帶的

 

部分進行測量（根據下面所示的紙帶回答，并用字母表示）．

Answer 1

分析：（1）現在通過實驗來探究功與物體動能變化關系，小車的速度由紙帶上打的點測量位移，用平均速度來計算，因此需要刻度尺，打點計時器使用的是交流電源；
（2）在“探究力做功與動能的變化關系”實驗中，為了方便表示合力做功等于橡皮筋所做的功，需要平衡摩擦力，由于要判斷橡皮條所做的功與速度變化的關系，故需要測量出加速的末速度，即最大速度，也就是勻速運動的速度，所以要分析點跡均勻的一段紙帶．

解答：解：（1）探究橡皮筋做功與小車的動能變化的關系，則小車的速度根據紙帶上所打的點，通過測量位移，求平均速度來代替瞬時速度．因此必須要有毫米刻度尺；要使打點計時器能工作，必須接交流電源．
（2）因為紙帶產生摩擦力，所以要平衡摩擦力，平衡摩擦力的目的是：實驗時只有橡皮筋對小車做功，即使合外力對小車做功等于橡皮筋對小車做功，物體的末速度即為物體做勻速直線運動的速度，所以選擇一段勻速運動的部分進行測量即可，故應選擇GI段．
故答案為：（1）毫米刻度尺、交流；
（2）橡皮筋對小車做功；GI．

點評：小車的速度通過紙帶上點求出，而小車的動能完全是由橡皮筋做功而導致的．同時巧用一根橡皮筋做功為W，兩根橡皮筋則為2W，但每根伸長的長度必須相同，該實驗中小車的運動情況是先加速，再勻速，最后減速，橡皮條做功完畢，速度最大，做勻速運動，故需要測量勻速階段的速度．