Question

16．“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，當(dāng)小車在一條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W；當(dāng)用2條、3條、4條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次…實(shí)驗(yàn)時，橡皮筋對小車做的功記為2W、3W、4W…每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時器所打出的紙帶測出．

（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是CD．
A．打點(diǎn)計(jì)時器可以用干電池供電
B．實(shí)驗(yàn)儀器安裝時，可以不平衡摩擦力
C．每次實(shí)驗(yàn)小車必須從同一位置由靜止彈出
D．利用每次測出的小車最大速度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…的圖象，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系．
（2）如圖2所示，給出了某次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶，從中截取了測量小車最大速度所用的一段紙帶，測得A、B、C、D、E相鄰兩點(diǎn)間的距離分別為AB=1.48cm，BC=1.60cm，CD=1.62cm，DE=1.62cm；已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時間間隔為0.02s，則小車獲得的最大速度v_m=0.81m/s．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)原理：橡皮筋的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小車的動能，實(shí)驗(yàn)中用到多條橡皮筋，就要求每次橡皮筋相同且被拉長的一樣多，這樣橡皮筋對小車做的功才有倍數(shù)關(guān)系；
（2）橡皮筋對小車做的功和小車獲得的動能滿足：w=$\frac{1}{2}$mv²的關(guān)系，所以當(dāng)小車質(zhì)量一定時：w與v²成正比．

解答 解：①A：打點(diǎn)計(jì)時器使用的交流電源，故A錯誤．
B：實(shí)驗(yàn)儀器安裝時，要平衡摩擦力，讓繩子的拉力等于小車受到的合外力，故B錯誤．
C：小車獲得的動能應(yīng)該等于橡皮筋對其做的功，所以小車必須從同一位置由靜止彈出．故C正確．
D：橡皮筋對小車做的功和小車獲得的動能滿足：w=$\frac{1}{2}$mv²的關(guān)系，所以當(dāng)小車質(zhì)量一定時：w與v²成正比．所以最好做w與v²的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)時需要畫多個圖象找最好的，故D正確．
故選：CD
（2）從紙帶上我們可判斷出打C點(diǎn)時，小車具有最大的速度
v_D可由C到E的平均速度求出：
即：v_D=$\frac{{x}_{CE}}{2T}=\frac{0.0162+0.0162}{0.04}$=0.81m/s
故答案為：（1）CD；（2）0.81

點(diǎn)評 實(shí)驗(yàn)原理是：w=$\frac{1}{2}$mv²，實(shí)驗(yàn)中要清楚是如何改變W，如何獲得的速度v即可，實(shí)驗(yàn)中用到多條橡皮筋，就要求每次橡皮筋相同且被拉長的一樣多，這樣橡皮筋對小車做的功才有倍數(shù)關(guān)系，難度適中．