Question

請完成以下小題．
（1）如圖1所示，是某研究性學習小組做“探究橡皮筋做的功和物體速度變化的關系”的實驗，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形，這時，橡皮筋對小車做的功記為W．當我們用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…實驗時，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放，小車每次實驗中獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出．

①除了圖1中的已給出的實驗器材外，還需要的器材有    ；
②實驗時為了使小車只在橡皮筋作用下運動，應采取的措施是    ；
③在用圖示裝置做“探究動能定理”的實驗時，下列對于實驗步驟的描述中，正確的是   
A．通過改變橡皮筋的條數改變拉力做功的數值
B．通過改變橡皮筋的長度改變拉力做功的數值
C．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度
D．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度
（2）在做“研究勻變速直線運動”的實驗時，某同學得到一條用電火花計時器打下的紙帶如圖甲所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G7個計數點，每相鄰兩個計數點之間還有4個點圖中沒有畫出，電火花計時器接50Hz交流電源．他經過測量并計算得到電火花計時器在打B、C、D、E、F各點時紙帶運動的瞬時速度如下表：

對應點	B	C	D	E	F
速度（m/s）	0.141	0.180	0.218	0.262	0.301

①設電火花計時器打點的時間隔為T，則計算v_F的公式為v_F=    （用題中所給物理量符號表示）
②根據上表中的數據，以A點對應的時刻為計時的開始，即t=0．試在圖乙所示坐標系中合理地選擇標度，作出v-t圖象，并利用該圖象求物體的加速度a=    m/s²．

Answer 1

【答案】分析：（1）①該實驗用到打點計時器，所以需要交流電源，要測量長度，還需要刻度尺；②小車下滑時受到重力、細線的拉力、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；③用橡皮筋拉小車探究功與速度變化的關系，必須平衡摩擦力，讓小車的速度增加僅僅是橡皮筋做功的結果；我們通過改變橡皮筋的條數來改變做功的多少，不用測量變力；小車的速度是加速段獲得的最大速度即以后的勻速段的速度．
（2）根據勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度可以求出F點的瞬時速度；根據v-t圖象的物理意義可知，圖象的斜率表示加速度的大小，因此根據圖象求出其斜率大小，即可求出其加速度大小．
解答：解：（1）①該實驗用到打點計時器，所以需要交流電源，要測量長度，還需要刻度尺；
②小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故可以將長木板的一段墊高平衡小車所受的摩擦力．
③A：橡皮筋拉小車時的作用力是變力，我們不能求變力做功問題，但選用相同的橡皮筋，且伸長量都一樣時，橡皮條數的關系就是做功多少的關系，因此，可以不需求出變力功的大小，就知道功的關系．所以A正確，B錯誤；
 C、D：當橡皮筋做功完畢小車應獲得最大速度，由于平衡了摩擦力所以小車以后要做勻速運動，相鄰兩點間的距離基本相同．所以計算小車速度應該選擇相鄰距離基本相同的若干個點作為小車的勻速運動階段，用這些點計算小車的速度．故C對D錯誤．
綜上可知A、C正確．
故選AC
（2）根據勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，電火花計時器的周期為T，所以從E點到G點時間為10T，有：
v_F=
根據圖中數據，利用描點法做出圖象如下；

圖象斜率大小等于加速度大小，故a==0.40m/s
故答案為：（1）交流電源、刻度尺；將長木板的一段墊高平衡小車所受的摩擦力；AC；（2）；0.40．
點評：（1）本題關鍵是結合探究功與速度變化關系的實驗原理進行分析，如本實驗中，明確小車的運動情況，先加速，再勻速，橡皮條做功完畢，速度最大，做勻速運動，故需要測量勻速階段的速度．
（2）本題考查了利用勻變速直線運動的規律和推論解決問題的能力，同時注意圖象法在物理實驗中的應用．