Question

20．某实验小组要探究力对物体做功与物体获得速度的关系，选取的实验装置如图甲所示．实验主要步骤如下：
①实验时，在未连接橡皮筋时将木板的左端用小木块垫起，不断调整使木板倾斜合适的角度，轻推小车，使小车匀速下滑，这样做的目的是平衡摩擦力；
②使小车在一条橡皮筋的作用下由某位置静止弹出沿木板滑行，橡皮筋对小车做功为W；再用完全相同的2条、3条…橡皮筋同时作用于小车，每次均由静止在相同（填“相同”或“不同”）位置释放小车，使橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W、…
③分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度v₁、v₂、v₃、…，作出W-v图象，则图乙中符合实际的图象是D（填字母序号）

Answer 1

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，需要采取平衡摩擦力的措施，即让木板倾斜，让物块重力沿斜面的分力与摩擦力平衡．
②橡皮条拉力是变力，采用倍增法增加功，故橡皮条的伸长量应该相同；
③根据动能定理，合力功与速度的平方是正比关系，故W-v图象是开口小时的抛物线

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平衡小车所受的摩擦力，让物块重力沿斜面的分力与摩擦力平衡，即mgsinθ=μmgcosθ；
②橡皮条拉力是变力，采用倍增法增加功；即使小车在一条橡皮筋的作用下由静止弹出，这时橡皮筋对小车做的功为W，再用完全相同的2条、3条…橡皮筋作用于小车，每次由静止释放小车时橡皮筋的伸长量都相同，使橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W…，即每次由静止在相同位置释放小车，
③功与速度的平方相对应，所以图象为抛物线，D正确．
故选：D
故答案为：①平衡摩擦力；②相同；③D

点评 本题以探究做功和速度关系为实验命题背景考查学生对实验数据的处理和对结论的分析和评价能力，本题采用倍增法增加橡皮条的功，巧妙解决了变力做功的测量困难，注意要平衡摩擦力