题目内容

6．用如图A所示的装置，探究功与物体速度变化的关系，实验时，先适当垫高木板，然后由静止释放小车，小车在橡皮条弹力的作用下被弹出，沿木板滑行．小车滑行过程中带动通过打点计时器的纸带，记录其运动规律．请回答下列问题：

（1）实验前适当垫高木板目的是：平衡摩擦阻力．
（2）做“探究功与速度关系”的实验时，下列说法正确的是C．
A．通过改变橡皮筋的长度来改变拉力做的功
B．实验过程中木板适当垫高就行，没有必要反复调整
C．通过控制橡皮筋的伸长量不变，改变橡皮筋条数来分析拉力做的功
D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度即可
（3）实验结束后利用所得的数据，画出B图中的甲和乙两图象，用来处理数据最好的是图B中的乙．
（4）若粗糙的木板水平，小车在橡皮筋的作用下，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置可能是A．
A．橡皮筋仍处于伸长状态B．橡皮筋处于原长状态
C．小车在两个铁钉连线处D．小车已过两个铁钉连线处

分析 （1）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一段垫高；
（2）在探究橡皮筋的拉力对小车所做的功与小车速度变化的关系的实验中应注意：n根相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的n倍，这个设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难；该实验需要平衡摩擦力以保证动能的增量是只有橡皮筋做功而来；小车最大速度即为后来匀速运动的速度；
（3）根据W与v，W与v2的关系图线，结合数学知识中的幂函数的图象特点得到结论．
（4）当橡皮筋的拉力与小车受到的摩擦力大小相等时，小车的速度最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态．

解答 解：（1）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一段垫高；
（2）A、橡皮筋拉小车时的作用力是变力，我们不能求变力做功问题，但选用相同的橡皮筋，且伸长量都一样时，橡皮条数的关系就是做功多少的关系，因此用不同条数的橡皮筋且拉到相同的长度，这样橡皮筋对小车做的功才有倍数关系，故A错误，C正确；
B、实验过程中木板适当垫高就行，反复调整使得小车沿木板向下的重力与摩擦力平衡才行，故B错误．
D、橡皮条做功完毕，速度最大，通过研究纸带，得到小车的最大速度，故D错误．
故选：C．
（3）根据甲图，得到W=axn，式子中a为常系数，n为指数；当n=1时，图线为直线；当n＜1时，图线向下弯曲；当n＞1时，图线向上弯曲；
甲图图线向上弯曲，故表达式W=avn中n为大于1的任意数值，而乙图中，W与v2成正比．故乙图正确．
（4）若粗糙的木板水平，小车在橡皮筋的作用下先做加速运动，当橡皮筋的拉力与小车受到的摩擦力大小相等时，小车的速度最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态；所以选项A正确；
故答案为：（1）平衡摩擦阻力；（2）C；（3）乙；（4）A

点评 本题关键是涉及到功的测量方法和用图想法分析实验数据，通过改变橡皮条的条数巧妙地使总功整数倍地增加，同时要明确正比图线是通过坐标原点的直线．

练习册系列答案
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