Question

5．某同学在“探究功和速度变化的关系”的实验中，他用了如图的气垫导轨实验装置，让被拉长的橡皮筋对导轨上的滑块做功，使静止的滑块获得一定的速度v，并用数字计时器读出．其中，AB是不可伸长的轻质细线，BC是可以并排的橡皮筋．
（1）实验前调节导轨水平时，橡皮筋不接（填“接”或“不接”）在滑块上；
（2）实验时，如果增加橡皮筋的条数，滑块每次应从同一 （填“同一”或“不同”）位置由静止释放；
（3）在作橡皮筋做功W与v的关系图象时，为了得到一条直线，设横轴为W，纵轴应为v² （选填“$\sqrt{v}$”、“v”或“v²”）；
（4）若在实验时由于气源供气不足，仍作（3）问中的图象，作出的关系图象应该是一条直线 （填“直线”或“曲线”）．

Answer 1

分析 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．
实验中为了作出线性关系图线，应作W-v²关系图线．

解答 解：（1）实验前调节导轨水平，轻推滑块，当滑块做匀速直线运动时，可知导轨水平，橡皮筋不接在滑块上；
（2）实验中改变拉力做功时，为了能定量，所以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就有倍数关系．而不需要测量出每根橡皮筋做功的数值，每次都要从同一位置由静止释放这样开始时橡皮筋的形变量相同，过程中每根橡皮筋做的功才相同．所以滑块每次应从同一位置由静止释放．
（3）因为合力做功与速度的平方成线性关系，在作橡皮筋做功W与v的关系图象时，为了得到一条直线，设横轴为W，纵轴应为v²．
（4）若在实验时由于气源供气不足，则存在阻力，根据动能定理知，$W-{W}_{f}=\frac{1}{2}m{v}^{2}$，则W=${W}_{f}+\frac{1}{2}m{v}^{2}$，由于阻力做功不变，则作出的关系图象还是一条直线．
故答案为：（1）不接，（2）同一，（3）v²，（4）直线．

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及操作中的注意事项，运用图象法得出物理量之间的定量关系，一般需要作出线性关系图线．