Question

3．如圖甲，三個實(shí)驗(yàn)場景A、B、C分別是某同學(xué)按照課本中的要求所做的“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)、“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)、“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)．該同學(xué)正確操作獲得了一系列紙帶，但由于忘了標(biāo)記，需要逐一對應(yīng)分析．圖乙是該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶，圖中紙帶上各點(diǎn)是打點(diǎn)計時器連續(xù)打下的點(diǎn)．已知所用打點(diǎn)計時器頻率為50Hz的交流電源．

（1）由圖乙紙帶所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)場景是B（填A(yù)、B或C）；
（2）關(guān)于以上三個實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是：A
A．用場景A的裝置來做“研究勻變速直線運(yùn)動規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，可以不平衡摩擦力
B．用場景B的裝置來做“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，可用不同規(guī)格橡皮筋
C．用場景A的裝置，在平衡摩擦力后小車運(yùn)動過程機(jī)械能守恒
C．用場景C的裝置作“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，可用一般塑料物體代替重物
（3）選用場景B的裝置來做“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，應(yīng)ABC（填字母）
A．平衡摩擦力
B．在每次改變橡皮筋條數(shù)時，從同一位置釋放小車
C．在數(shù)據(jù)處理時計算出紙帶點(diǎn)跡均勻一段的平均速度
D．在數(shù)據(jù)處理時計算出紙帶全段的平均速度．

Answer 1

分析 （1）結(jié)合各自裝置的實(shí)驗(yàn)原理和紙帶的點(diǎn)跡分布，即可判定；
（2）“研究勻變速直線運(yùn)動規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時，不必須平衡摩擦力；“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時數(shù)據(jù)處理時，應(yīng)測量紙帶點(diǎn)跡均勻一段的平均速度，每次改變橡皮筋條數(shù)時釋放小車的位置不變；在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)選擇體積小，密度大的物體作為重物，相對減小空氣阻力的影響；
（3）在探究橡皮筋的拉力對小車所做的功與小車速度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意：n根相同橡皮筋對小車做的功就等于系一根橡皮筋時對小車做的功的n倍，這個設(shè)計很巧妙地解決了直接去測量力和計算功的困難；該實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力以保證動能的增量是只有橡皮筋做功而來；小車最大速度即為后來勻速運(yùn)動的速度．

解答 解：（1）場景A的裝置來做“研究勻變速直線運(yùn)動規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，物體做勻加速直線運(yùn)動，相等時間位移差為恒量，傾角較小，加速度不會太大；
場景B的裝置來做“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時先做加速運(yùn)動，后做勻速運(yùn)動；
選用場景C的裝置作“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，加速度為重力加速度，大小約為9.8m/s²，
根據(jù)紙帶上的點(diǎn)跡分布可知先做加速后做勻速運(yùn)動，該紙帶所對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)場景是B；
（2）A．選用場景A的裝置來做“研究勻變速直線運(yùn)動規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時，是否受到摩擦力，與研究規(guī)律無關(guān)，因此不必須平衡摩擦力，故A正確；
B、用場景B的裝置來做“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，必須用相同規(guī)格橡皮筋，保證橡皮筋對小車做的功成整數(shù)倍增加，故B錯誤；
C、選用場景A的裝置在平衡摩擦力后，小車運(yùn)動過程中拉力做功，因此機(jī)械能不守恒，故C錯誤；
D、選用場景C的裝置作“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時不能用塑料物體代替重物，空氣阻力的影響大，誤差較大，應(yīng)選擇密度大，體積小的物體做實(shí)驗(yàn)，故D錯誤；
故選：A
（3）ACD、當(dāng)橡皮筋做功完畢小車應(yīng)獲得最大速度，由于平衡了摩擦力所以小車以后要做勻速運(yùn)動，相鄰兩點(diǎn)間的距離基本相同．所以計算小車速度應(yīng)該選擇相鄰距離基本相同的若干個點(diǎn)作為小車的勻速運(yùn)動階段，用這些點(diǎn)計算小車的速度，故AC正確，D錯誤；
B、實(shí)驗(yàn)中改變拉力做功時，為了能定量，所以用不同條數(shù)的橡皮筋且拉到相同的長度，這樣橡皮筋對小車做的功就有倍數(shù)關(guān)系．而不需要測量出每根橡皮筋做功的數(shù)值，即不需要測量橡皮筋的伸長量．每次只要保證從同一位置由靜止釋放這樣開始時橡皮筋的形變量相同，過程中每根橡皮筋做的功就相同．故B正確；
故選：ABC
故答案為：（1）B；    （2）A；       （3）ABC．

點(diǎn)評 考查各實(shí)驗(yàn)的原理，掌握根據(jù)實(shí)驗(yàn)中摩擦力對結(jié)果是否有影響，從而確定是否要平衡摩擦力，理解探究功與速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，改變橡皮筋條數(shù)與做功的多少關(guān)系，及注意求解速度的方法，區(qū)別理論推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這是一道考查探究功與速度變化的關(guān)系的基礎(chǔ)題，是一道容易出錯的題目．同學(xué)們在學(xué)習(xí)中應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)．