Question

如图1  所示是小徐同学做“探究做功与速度变化的关系”的实验装置．他将光电门固定在直轨道上的O点，用同一重物通过细线拉同一小车，每次小车都从不同位置由静止释放，各位
置A、B、C、D、E、F、G（图中只标出了O、G）离O点的距离d分别为8cm、16cm、24cm、32cm、40cm、48cm，56cm．
（1）该实验是否需要测量重物的重力

 

（填“需要”或“不需要”）；
（2）该实验是否必须平衡摩擦力？

 

（填“是”或“否”）；
（3）为了探究做功与速度变化的规律，依次得到的实验数据记录如表所示．请选取其中最合适的两行数据在答题卷的方格纸内描点作图．
（4）从图2的图象得到的直接结论是

 

，从而间接得到做功与物体速度变化的规律是

 

．

实验次数	1	2	3	4	5	6	7
d/×10-2m	8.00	16.00	24.00	32.00	40.00	48.00	56.00
v/（m/s）	0.49	0.69	0.85	0.99	1.09	1.21	1.50
v2/（m/s）2	0.24	0.48	0.72	0.98	1.19	1.46	2.25
v /（m/s）  3 2	0.70	0.83	0.92	1.00	1.04	1.10	1.23

Answer 1

分析：该“探究做功与速度变化的关系”的实验中，要验证物块在外力的作用下经过连续相等的位移时，外力做功与物体的速度变化的关系，即：W=Fs与物体的速度v之间的关系．
而s=

v 2 t - v 2 0

2a

，与物体的重力无关，与是否存在摩擦力也无关．根据记录的数据判定d与v的关系．

解答：解：（1）该实验中，根据W=Fs，F=ma和s=

v 2 t - v 2 0

2a

，可得，Fs=

1

2

m

v

2 t

-

1

2

m

v

2 0

，即外力做功与物体的质量无关，实验不需要测量物体的质量（重力）；
（2）该实验中已经测量了物体的位移与速度，来探究合外力与物体的速度的变化关系，所以是否存在摩擦力对该实验没有影响．故不需要平衡摩擦力．
（3）根据表格中记录的数据可得，物体的位移d与物体的速度、以及速度的平方根都不存在正比例的关系，与速度的平方接近正比例关系，所以可选择v²为坐标系的纵坐标．将表格中的数据在d-v²坐标系中描点连线如图．
（4）从图2的图象得到的直接结论是d与v²成正比；从而间接得到做功与物体速度变化的规律是合外力做功与v²成正比．
故答案为：（1）不需要；（2）否；（3）如图；（4）d与v²成正比，合外力做功与v²成正比．

点评：该实验不同于课本中的实验，这种情况下我们首先要设法理解实验的原理，然后再根据实验的原理进行解答．属于中档题目．