题目内容

13.某实验小组利用图甲中所示的装置探究“力对物体所做的功与物体获得的速度的关系”,主要实验步骤如下:

(1)实验时,在未连接橡皮筋时将木板的左端用小木块垫起,通过不断调整使木板倾斜合适的角度,打开打点计时器,轻推小车,最终得到如图乙所示的纸带,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,这时橡皮筋对小车做的功为W;
(3)再用完全相同的2条、3条…橡皮筋作用于小车,每次由静止在相同(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…;
(4)分析打点计时器打出的纸带,分別求出小车每次获得的最大速度功v1、v2、v3…
(5)根据实验所得数椐判断力对物体所做的功与物体获得的速度的关系.请把实验步骤中(1)和(3)的空填上.

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.
(3)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;

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;
(3)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,
故答案为:(1)平衡摩擦力; (2)相同.

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.

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