Question

4．图甲所示是探究外力做功与物体速度变化的关系的装置，分别让小车在1条，2条，3条橡皮筋的作用下弹出，小车眼模板滑行，获得的速度v可以有打点计时器测出和纸带测出．
①实验过程中，下列操作正确的是AC
A．实验仪器安装时，必须平衡摩擦力
B．实验过程中必须求出小车加速过程的平均加速度
C．增加橡皮筋条数时，小车必须从同一个位置开始释放
D．小车释放前要远离打点计时器
②图乙给出了某次试验打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得A，B，C，D，E相邻两点间距离分别为AB=1.48cm，BC=1.56cm，CD=1.60cm，DE=1.60cm，已知相邻两点打点时间间隔为0.02s，则小车获得的最大速度为v_A=0.80m/s
③小海同学实验时将木板水平放置，最后用图象法处理实验所得数据，他将得到图丙的哪个图象C

Answer 1

分析 （1）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．橡皮筋对小车做的功和小车获得的动能满足：W=$\frac{1}{2}$mv²的关系，所以当小车质量一定时：W与v²成正比．实验前要平衡摩擦力，把木板的一段垫高，使得小车做匀速运动即可．
（2）根据匀速直线运动的位移和时间求出最大速度．
（3）由于未平衡摩擦力，当W不等于零时，速度仍然为零，结合该特点确定正确的图线．

解答 解：（1）A、探究外力做功与物体速度变化的关系，认为橡皮筋的弹力为小车的合力，所以实验中需平衡摩擦力，故A正确．
B、实验过程中不需要求出小车加速过程的平均加速度，需要测出小车的最大速度，故B错误．
C、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，增加橡皮筋条数时，小车必须从同一个位置开始释放，故C正确．
D、小车释放前要紧靠打点计时器，故D错误．
故选：AC．
（2）当小车匀速运动时，速度最大，则小车的最大速度${v}_{A}=\frac{{x}_{CE}}{2T}=\frac{3.20×1{0}^{-2}}{0.04}m/s=0.80m/s$．
（3）小海同学实验时将木板水平放置，未平衡摩擦力，则当W≠0时，小车的速度仍然为零，可知W与v2的图线与横轴有截距，图线为倾斜直线．
故选：C．
故答案为：（1）AC  （2）0.80m/s     （3）C．

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．