Question

“探究功与物体速度变化的关系”的实验如图甲所示，当小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W．当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．
（1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、

 

（填测量工具）和

 

电源（填“交流”或“直流”）．
（2）在正确操作情况下，需要垫起木板的一端平衡摩擦，平衡摩擦时，平衡摩擦的目的是使合外力对小车做功等于

 

．实验时打在纸带上的点并不都是均匀的，如图乙所示．为了测量小车获得的速度，应选用纸带的

 

部分进行测量（根据下面所示的纸带回答，并用字母表示）．

Answer 1

分析：（1）现在通过实验来探究功与物体动能变化关系，小车的速度由纸带上打的点测量位移，用平均速度来计算，因此需要刻度尺，打点计时器使用的是交流电源；
（2）在“探究力做功与动能的变化关系”实验中，为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，由于要判断橡皮条所做的功与速度变化的关系，故需要测量出加速的末速度，即最大速度，也就是匀速运动的速度，所以要分析点迹均匀的一段纸带．

解答：解：（1）探究橡皮筋做功与小车的动能变化的关系，则小车的速度根据纸带上所打的点，通过测量位移，求平均速度来代替瞬时速度．因此必须要有毫米刻度尺；要使打点计时器能工作，必须接交流电源．
（2）因为纸带产生摩擦力，所以要平衡摩擦力，平衡摩擦力的目的是：实验时只有橡皮筋对小车做功，即使合外力对小车做功等于橡皮筋对小车做功，物体的末速度即为物体做匀速直线运动的速度，所以选择一段匀速运动的部分进行测量即可，故应选择GI段．
故答案为：（1）毫米刻度尺、交流；
（2）橡皮筋对小车做功；GI．

点评：小车的速度通过纸带上点求出，而小车的动能完全是由橡皮筋做功而导致的．同时巧用一根橡皮筋做功为W，两根橡皮筋则为2W，但每根伸长的长度必须相同，该实验中小车的运动情况是先加速，再匀速，最后减速，橡皮条做功完毕，速度最大，做匀速运动，故需要测量匀速阶段的速度．