Question

13．某同学用如图1所示的实验装置探究功与速度变化的关系
（1）实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、完全相同的橡皮筋若干、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的还有A和C（填顺代号）．
A．电压合适的50Hz的交流电源  B．电压可调的直流电源  C．刻度尺   D．秒表    E．天平    F．重锤

（2）图2为某次实验所获得的打点纸带．应该选用图中的C点的速度最能符合实验要求．
（3）关于橡皮筋做功，下列说法正确的是：B（填选项代号）．
A．橡皮筋做的功可以直接测量
B．通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加
C．橡皮筋在小车运动的全程中始终做功
D．把橡皮筋拉伸为原来的两倍，橡皮筋做功也增加为原来的两倍．

Answer 1

分析 （1）根据该实验的实验原理、要求和减少误差的角度分析，平衡摩擦力作用后，进行实验过程中需要用刻度尺测量纸带上点的距离，用天平测出小车的质量，需要改变砝码的质量来代替小车的拉力．
（2）若正确操作，纸带上最后所打点点距是均匀的，此时的速度即为最大速度，据此可求出小车做匀速运动时的速度大小，即为最终小车获得的速度大小，该题中后来点距逐渐减小，说明小车受到摩擦力作用，点距最大的点最符合要求．
（3）利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，应选取几条完全相同的橡皮筋，为使它们每次做的功相同，橡皮筋拉伸的长度必要保持一致；小车的运动是先加速后匀速，最后匀速的速度为最大速度，即为所求速度．

解答 解：（1）根据本实验的实验原理是合外力所做的功等于动能的变化量，通过研究纸带来研究小车的速度，利用天平测量小车的质量，利用砝码的重力代替小车的合外力，所以需要刻度尺来测量纸带上点的距离，即还需要刻度尺，打点计时器需要低压交流电源，需要电压合适的50Hz的交流电源，故选AC；
（2）由图示纸带可知，小车在橡皮筋作用下先做加速运动，橡皮筋做功完毕小车做匀速直线运动，然后小车做减速运动，实验需要测出橡皮筋做功完毕时的速度，小车匀速运动时，纸带上相邻点间的距离相等，由图示纸带可知符合要求的点是C点．
（3）A、橡皮筋完全相同，通过增加橡皮筋的条数来使功倍增，因此不需要计算橡皮筋每次对小车做功的具体数值，故A错误；
B、该实验中利用相同橡皮筋形变量相同时对小车做功相同，通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，这个设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难．故B正确；
C、橡皮筋伸长的长度在逐渐较小，所以弹力也在逐渐减小，小车作加速度减小的加速运动，在橡皮筋恢复原长后，小车受力平衡，将做匀速直线运动．故C错误；
D、橡皮筋的弹性势能与弹簧的弹性势能相似，满足关系：E_P=$\frac{1}{2}$k（△x）²，所以把橡皮筋拉伸为原来的两倍，橡皮筋对小车做功增加为原来的四倍，故D错误，故选B．
故答案为：（1）AC；（2）C；（3）B．

点评 本题考查了探究功与速度变化的关系实验的实验原理、实验操作规范、误差来源，通过选取几条完全相同的橡皮筋是功成倍增加来化解变力做功的测量难点．