Question

19．某學習小組做“探究功與速度變化的關系”的實驗時采用如圖所示實驗方案．圖中小車在一條橡皮筋作用下彈出并沿軌道滑行，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，橡皮筋對小車做功記為2W、3W…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）實驗時，除了圖中已有的實驗器材外，還需要B
A．學生電源   B．刻度尺   C．天平
（2）實驗操作中，下列說法正確的是ACD
A．每次實驗中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣
B．每次必須計算出橡皮筋拉力做功的數(shù)值
C．實驗中需要平衡摩擦力
D．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度
（3）根據(jù)實驗過程測得的數(shù)據(jù)如表：

次數(shù)	1	2	3	4
橡皮筋對小車所做的功	W	2W	3W	4W
小車的速度v（m•s-1）	1.00	1.41	1.73	2.00
小車的速度的二次方v2（m2•s-2）	1.00	2.00	3.00	4.00

從表中的數(shù)據(jù)可以得出合外力做功與速度的二次方成正比．

Answer 1

分析 （1）測量紙帶上各點之間的距離需要使用刻度尺；電火花計時器的電源應該選用生活用的交流電源；
（2）根據(jù)實驗的目的和注意事項分析即可，本實驗中注意采用的是比例法，應使每條橡皮筋做功相同，小車的速度是加速段獲得的最大速度即以后的勻速段的速度．
（3）W-v²圖線是一條過坐標原點的直線，根據(jù)數(shù)學知識可確定W與速度v的平方成正比．

解答 解：（1）根據(jù)實驗的要求，除了圖中已有的實驗器材外，還需要刻度尺和220V的生活用交流電源．故B正確，AC錯誤．
故選：B
（2）A、本實驗中注意采用的是比例法，應使每條橡皮筋做功相同，所以每次實驗中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣，而不需要每次計算出橡皮筋拉力做功的數(shù)值．故A正確，B錯誤；
C、實驗中為保證橡皮筋的拉力與對小車的拉力相等，可以適當抬高木板的一側來平衡摩擦阻力．故C正確；
D、當橡皮筋做功完畢小車應獲得最大速度，由于平衡了摩擦力所以小車以后要做勻速運動，相鄰兩點間的距離基本相同，所以通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度．故D正確．
故選：ACD
（3）若實驗作了4次，所用橡皮條分別為1根、2根…n根，通過紙帶求出小車的速度分別為v₁、v₂…v_n，用W表示橡皮條對小車所做的功，作出的W-v²圖線如圖；
由圖可知，是一條過坐標原點的直線，這說明W與v²的關系是成正比的，即外力做功與速度的二次方成正比．

故答案為：（1）B； （2）ACD；（3）合外力做功與速度的二次方成正比．

點評 本題涉及打點計時器的工作原理和探究功與速度變化關系實驗的原理，從實驗原理的角度分析即可．