Question

1．“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图所示，当小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W；当用2条、3条、4条…完全相同的橡皮筋实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、4W…．每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带测出．

（1）关于该实验，下列做法正确的是BCD．
A．打点计时器可以用4节干电池供电
B．实验仪器安装时，需要平衡摩擦力
C．用不同数量的橡皮筋拉小车时，小车必须从同一位置由静止释放
D．利用每次测出的小车最大速度v_m和橡皮筋做的功W，依次作出W-v_m、W-v_m²、W-v_m³、W²-v_m、W³-v_m…的图象，得出合力做功与物体的速度变化之间的关系
（2）如图是实验中得到的一条纸带，在图上标出了纸带中一段相邻点迹之间的距离，单位是cm．根据图中数据可以求得小车最大速度v_m为0.88m/s．（打点计时器所用电源频率为50hz，计算结果保留二位有小数）

Answer 1

分析 （1）本实验无法算出橡皮筋对小车做功的具体数值，运用比例法进行研究，每次实验时，橡皮筋拉伸的长度必须保持一致．要使拉力等于合力，需要采取平衡摩擦力的措施．根据打点计时器的操作规程，应先接通电源，再释放小车．
（2）当小车匀速运动时，测量小车的速度，因而需要选用间隔均匀的点．

解答 解：（1）A、打点计时器使用的是低压交流电源．故A错误；
B、平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮条做功完毕，小车的速度最大，若不进行平衡摩擦力操作，则当橡皮筋的拉力等于摩擦力时，速度最大，所以需要平衡摩擦力．故B正确；
C、本实验不能测量橡皮筋拉力的大小，也就无法算出功的具体数值，而运用比例法进行实验，所以为保证每根橡皮条对小车做功一样多，每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必需保持一致．故C正确；
D、利用每次测出的小车最大速度v_m和橡皮筋做的功W，依次作出W-v_m、W-v_m²、W-v_m³、W²-v_m、W³-v_m…的图象，得出合力做功与物体的速度变化之间的关系．故D正确．
故选：BCD
（2）小车需要测量最大速度，即匀速运动的速度，因而需要选用间隔均匀的点，即EH之间的点，打点计时器每隔0.02s打一次点，故最大速度为：${v}_{m}=\frac{x}{T}=\frac{0.0176+0.0176+0.0175}{3×0.02}=0.88$m/s
故答案为：（1）BCD；（2）0.88

点评 本题关键要明确小车的运动情况，先加速，再匀速，最后减速，橡皮条做功完毕，速度最大，做匀速运动，因此明确实验原理是解答本题的关键．