Question

某學(xué)習(xí)小組探究“功與物體速度變化的關(guān)系”的實驗裝置如圖1所示．圖中小車在一條橡皮筋作用下彈出沿木板滑行，橡皮筋對小車做的功記為W．當(dāng)用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)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完全相同．每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶求出．通過實驗數(shù)據(jù)分析可以得出“功與物體速度變化的關(guān)系”．
①實驗操作中需平衡小車受到的摩擦力，其最根本的目的是

D

．
A．防止小車不能被橡皮筋拉動
B．便于小車獲得較大的彈射速度
C．防止紙帶上點跡不清晰
D．保證橡皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的功
②關(guān)于橡皮筋做功，下列說法正確的是

C

．
A．橡皮筋做功的具體值可以直接測量
B．橡皮筋在小車運動的全程中始終做功
C．通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對小車做的功成整數(shù)倍增加
D．若橡皮筋伸長量變?yōu)樵瓉淼?倍，則橡皮筋做功也增加為原來的2倍
③如圖2是某同學(xué)在正確實驗操作過程中得到的一條紙帶，O、A、B、C、D、E、F為選取的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點間還有一個點沒有畫出，各計數(shù)點到O點的距離分別為1.87cm、4.79cm、8.89cm、16.91cm、25.83cm、34.75cm，若打點計時器的打點頻率為50Hz，則由該紙帶可知本次實驗中橡皮筋做功結(jié)束時小車的速度是

2.23

m/s．

Answer 1

分析：（1）小車下滑時受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，使得橡皮筋做的功等于合外力對小車做的功；
（2）該實驗的實驗原理：橡皮筋的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小車的動能，實驗中改變拉力做功時，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才有倍數(shù)關(guān)系，這樣避免了進(jìn)行定量計算．
（3）橡皮筋做功結(jié)束時小車的速度最大，此時做勻速運動，根據(jù)v=

x

t

求解速度．

解答：解：（1）小車下滑時受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，使得橡皮筋做的功等于合外力對小車做的功，故D正確．
（2）A、C、實驗中改變拉力做功時，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才有倍數(shù)關(guān)系，故A錯誤，C正確；
B、當(dāng)橡皮筋恢復(fù)原長后，橡皮筋對小車不再做功，故B錯誤；
D、若橡皮筋伸長量變?yōu)樵瓉淼?倍，則橡皮筋做功增加大于原來的2倍，故D錯誤．
故選：C．    
（3）由所打點可知，DE之間距離基本等于EF之間距離，因此小車最后獲得的速度為：v=

DF

2T

=

0.3475-0.1691

0.08

=2.23m/s
故答案為：（1）D；（2）C；（3）2.23

點評：本題關(guān)鍵是結(jié)合探究功與速度變化關(guān)系的實驗原理進(jìn)行分析，注意該實驗中需要測量是小車的最大速度即最后的速度大小，同時要正確應(yīng)用數(shù)學(xué)知識進(jìn)行數(shù)據(jù)處理．