Question

19．用如圖甲所示的裝置來完成“探究功與速度變化的關系”實驗，將細繩一端拴在小車上，跨過滑輪后，細繩另一端固定一小桶，在小桶呃逆放入砝碼，牽引小車運動，并把小桶和砝碼所受的總重力當做小車受到的拉力，探求拉力對小車做的功與小車獲得的速度的關系，則：
（1）下列說法正確的是BC
A．本實驗不需要平衡摩擦力，可以直接將長木板水平固定
B．實驗時應先不掛小桶，適當抬高長木板的左端，平衡小車受到的摩擦力
C．實驗時應先接通打點計時器的電源，再釋放小車
D．實驗時應先釋放小車，再接通打點計時器的電源
（2）某次實驗小桶和鉤碼的總質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M，獲得的紙帶如圖乙所示，圖中1，2，3，4都為計數(shù)點，計數(shù)點2，3，4與點1間的距離分別為x₁、x₂、x₃，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為T．則：
①在打點計時器打“2”點時，小車運動的速度大小為$\frac{{x}_{2}}{2T}$；
②在打點計時器從打“2”點到打“3”點的過程中，外力對小車做的功為mg（x₂-x₁），小車動能的變化為$\frac{1}{2}M{（\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}）}^{2}-\frac{1}{2}M{（\frac{{x}_{2}}{2T}）}^{2}$．

Answer 1

分析 （1）本實驗的關鍵是需要先平衡摩擦力，這樣橡皮筋對小車的拉力做的功才為總功，知道實驗中要先接通電源，再釋放小車；
（2）根據(jù)做勻變速直線運動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度求出打第2個點和第3個點的速度，外力對小車做的功根據(jù)W=Fx求解，小車動能的變化等于3位置的動能減去2位置的動能．

解答 解：（1）A、本實驗需要平衡摩擦力，為了平衡摩擦力，實驗中可以將長木板的左端適當墊高，使小車拉著穿過打點計時器的紙帶自由下滑時能保持勻速運動，故A錯誤，B正確；
C、實驗中要先接通電源，再釋放小車，故C正確，D錯誤；
故選：BC
（2）①在打點計時器打“2”點時的速度${v}_{2}=\frac{{x}_{2}}{2T}$，
②在打點計時器從打“2”點到打“3”點的過程中，外力對小車做的功為W=mg（x₂-x₁），
在打點計時器打“2”點時的速度${v}_{3}=\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}$，
在打點計時器從打“2”點到打“3”點的過程中，小車動能的變化為$△{E}_{K}=\frac{1}{2}M{{v}_{3}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}$=$\frac{1}{2}M（\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}）^{2}-\frac{1}{2}M（\frac{{x}_{2}}{2T}）^{2}$．
故答案為：（1）BC；（2）①$\frac{{x}_{2}}{2T}$；②mg（x₂-x₁）；$\frac{1}{2}M{（\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}）}^{2}-\frac{1}{2}M{（\frac{{x}_{2}}{2T}）}^{2}$

點評 本題關鍵從實驗目地、實驗原理出發(fā)，去分析實驗時我們需要注意的問題，如何達到實驗目的．一切圍繞原理去分析即可，會利用紙帶求解瞬時速度，難度適中．