Question

1．某學習小組做探究“合力的功和物體速度變化關系”的實驗如圖1，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行至速度最大，這時，橡皮筋對小車做的功記為W．之后用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…實驗．每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出．
（1）為保證各次拉力做功大小與第一次成整倍數關系，除了橡皮筋規格要求一樣外，每次實驗中要求

 

（2）若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關于橡皮筋所處的狀態與小車所在的位置，下列說法正確的是

 

．
A．橡皮筋處于原長狀態                 B．橡皮筋仍處于伸長狀態
C．小車在兩個鐵釘的連線處             D．小車已過兩個鐵釘的連線
（3）實驗中“平衡摩擦力”這個操作的目的是

 

A、使摩擦力消失       B、使小車合力等于橡皮筋拉力         C、增大小車速度
2．某同學做“驗證機械能守恒定律”實驗
（1）該同學開始實驗時情形如圖2所示，接通電源釋放紙帶．請指出該同學在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當的地方：（i）

 

；（ii）

 

．
（2）如果運用

1

2

mv²=mgh進行驗證，要求紙帶上打第一個點時物體速度等于

 

．
（3）若實驗中所用重物的質量m=1kg，正確操作后得到紙帶如圖3所示，（各計數點距O點距離已標出）打點時間間隔為0.02s，則記錄B點時，重物速度v_B=

 

，由此算出重物動能記為E_k．從開始點O至B點時重物的重力勢能減少量是

 

（結果均保留二位有效數字），計算后進行驗證．
（4）根據紙帶算出相關各點的速度v，量出下落距離h，則以

1

2

v²為縱軸、以h為橫軸畫出的圖象應是圖4中的

 

．

Answer 1

分析：1、（1）為保證橡皮筋做功相等，每次應使相同的橡皮筋伸長量相等．
（2）若木板水平放置，對小車受力分析可知，小車速度最大時小車受到的合力應為零，即小車受到的橡皮筋拉力與摩擦力相等，橡皮筋應處于伸長狀態；
（3）實驗中可以適當抬高木板的一側來平衡摩擦阻力．受力平衡時，小車應做勻速直線運動．
2、（1）打點計時器應使用交流電源，重物應緊靠打點計時器．
（2）根據物體做自由落體運動驗證機械能守恒定律，物體的初速度應為零．
（3）根據紙帶應用勻變速直線運動的推論求出打B點時的速度，由mgh求出物體減少的機械能．
（4）根據機械能守恒定律求出函數表達式，然后分析圖象答題．

解答：解：1、（1）為保證各次拉力做功大小與第一次成整倍數關系，除了橡皮筋規格要求一樣外，每次實驗中要求：橡皮筋伸長量都相等．
（2）若木板水平放置，對小車受力分析可知，小車速度最大時小車受到的合力應為零，即小車受到的橡皮筋拉力與摩擦力相等，橡皮筋應處于伸長狀態，故B正確；
（3）實驗中可以適當抬高木板的一側來平衡摩擦阻力，平衡摩擦力后，小車受到的摩擦力與小車受到重力沿斜面方向的分力相等，小車合力等于橡皮筋拉力，故B正確．
2、（1）由圖2所示可知，打點計時器接直流電源，這是錯誤的，應使用交流電源；開始時，重物應緊靠打點計時器，由圖示可知，重物離打點計時器太遠．
（2）如果運用

1

2

mv²=mgh進行驗證，要求紙帶上打第一個點時物體速度等于0．
（3）由圖3所示紙帶可知，打B點時的速度：v_B=

sAC

2t

=

0.0314-0.0078

2×0.02

=0.59m/s；
從開始點O至B點時重物的重力勢能減少量：E_P=mgh_B=1×9.8×0.0176≈0.17J．
（4）由機械能守恒定律得：

1

2

mv²=mgh，則v²=2gh，v²-h圖象是正比例函數圖象，故C正確；
故答案為：1、（1）橡皮筋伸長量都相等；（2）B；（3）B；2、（1）打點計時器接了直流電源；重物離打點計時器太遠；（2）0；（3）0.59；0.17；（4）C．

點評：（1）本題涉及打點計時器的工作原理和探究功與速度變化關系實驗的原理，從實驗原理的角度分析即可；
（2）從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚，同時要熟練應用所學基本物理知識進行數據處理．