Question

1．某學(xué)習(xí)小組做探究“合力的功和物體速度變化關(guān)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(jìn)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(shù)關(guān)系，除了橡皮筋規(guī)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(dāng)小車速度最大時，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)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(tài)                 B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)
C．小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處             D．小車已過兩個鐵釘?shù)倪B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(xué)做“驗證機械能守恒定律”實驗
（1）該同學(xué)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(xué)在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當(dāng)?shù)牡胤剑海╥）

 

；（ii）

 

．
（2）如果運用

1

2

mv²=mgh進(jìn)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(zhì)量m=1kg，正確操作后得到紙帶如圖3所示，（各計數(shù)點距O點距離已標(biāo)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(jié)果均保留二位有效數(shù)字），計算后進(jìn)行驗證．
（4）根據(jù)紙帶算出相關(guān)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(yīng)是圖4中的

 

．

Answer 1

分析：1、（1）為保證橡皮筋做功相等，每次應(yīng)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(yīng)為零，即小車受到的橡皮筋拉力與摩擦力相等，橡皮筋應(yīng)處于伸長狀態(tài)；
（3）實驗中可以適當(dāng)抬高木板的一側(cè)來平衡摩擦阻力．受力平衡時，小車應(yīng)做勻速直線運動．
2、（1）打點計時器應(yīng)使用交流電源，重物應(yīng)緊靠打點計時器．
（2）根據(jù)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(yīng)為零．
（3）根據(jù)紙帶應(yīng)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(jù)機械能守恒定律求出函數(shù)表達(dá)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(shù)關(guān)系，除了橡皮筋規(guī)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(yīng)為零，即小車受到的橡皮筋拉力與摩擦力相等，橡皮筋應(yīng)處于伸長狀態(tài)，故B正確；
（3）實驗中可以適當(dāng)抬高木板的一側(cè)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(yīng)使用交流電源；開始時，重物應(yīng)緊靠打點計時器，由圖示可知，重物離打點計時器太遠(yuǎn)．
（2）如果運用

1

2

mv²=mgh進(jìn)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(shù)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(yuǎn)；（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(guān)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(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚，同時要熟練應(yīng)用所學(xué)基本物理知識進(jìn)行數(shù)據(jù)處理．