Question

20．用如图所示的实验装置“探究做功与物体速度变化的关系”，当静止的小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做功记为W，则当用2条、3条、4条…橡皮筋并在一起进行实验时，橡皮筋对小车做功可分别记为2W、3W、4W…．每次实验中小车获得的速度v由打点计时器所打的纸带测出．

（1）打点计时器与学生电源按图乙连接，正确的连接是B（填“A”或“B”）．
（2）关于本实验的下列要求和操作中，必须得有AC；
A．每根橡皮筋的粗细和原长必须尽可能相同
B．用天平测量小车的质量
C．每次实验时小车都必须从同一个位置由静止释放
D．在接通打点计时器电源的同时释放小车
（3）实验中木板略微倾斜，这样做C．
A．是为了释放小车后，小车能匀加速下滑
B．防止纸带上打点不清晰
C．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功
D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动
（4）图丙是某次实验得到的一段纸带，由此可算出小车获得的速度大小为0.70m/s．（保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）打点计时器使用交流电．
（2）小车在水平的平面上被橡皮筋拉动做功，导致小车的动能发生变化．小车的速度由纸带上打点来计算，从而能求出小车的动能变化．每次实验时橡皮筋伸长的长度都要一致，则一根做功记为W，两根则为2W，然后通过列表描点作图探究出功与动能变化的关系；
（3）根据实验原理橡皮筋做的功等于小车增加的动能，要消除摩擦力带了的影响．分析答题．
（4）根据纸带上的数据可以判定，各点之间的距离相等的时候小车做直线运动，结合v=$\frac{x}{t}$求出小车获得的速度．

解答 解：（1）实验时打点计时器与学生电源的交流输出端相连，故正确连接的是B；
（2）A、橡皮筋对小车做的功我们没法直接测量，所以我们是通过改变橡皮筋的条数的方法来改变功，因此需要相同的橡皮筋，故A正确；
B、通过橡皮筋的条数来确定做功的多少，则小车的质量不需要测量，故B错误；
C、为了让橡皮筋的功能有倍数关系就要求将橡皮筋拉到同一位置处，故C正确；
D、必须先接通电源后释放纸带，故D错误．
故选：AC．
（3）使木板倾斜，小车受到的摩擦力与小车所受重力的分量大小相等，在不施加拉力时，小车在斜面上受到的合力为零，小车可以在斜面上静止或做匀速直线运动；小车与橡皮筋连接后，小车所受到的合力等于橡皮筋的拉力，橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功，故ABD错误，C正确；
故选：C．
（4）小车获得的速度v=$\frac{x}{t}=\frac{（14.30-7.30）×1{0}^{-2}}{5×0.02}m/s=0.70m/s$．
故答案为：（1）B，（2）AC，（3）C，（4）0.70．

点评 要掌握实验原理与实验注意事项，同时注意数据处理时注意数学知识的应用，本题是考查应用数学知识解决物理问题的好题．在本题中功的大小无法直接得出，但是可以通过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．