Question

12．“探究功與物體速度變化的關系”的實驗如圖（甲）所示，當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，使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致，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）實驗中的打點計時器應使用交流電源（選填“直流”或“交流”），在進行該實驗前需要（選填“需要”或“不需要”）平衡摩擦實驗操作．
（2）某同學在實驗時將木板水平放置，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(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是B
A、橡皮筋處于原長狀態(tài)         B、橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)
C、小車已過兩個鐵釘的連線     D、小車未過兩個鐵釘的連線
（3）在正確操作情況下，打在紙帶上的點并不都是均勻的，如圖（乙）所示，每相鄰計數點的時間間隔均為0.10s，則小車獲得的最大速度為1.15m/s．

Answer 1

分析 （1）現(xiàn)在通過實驗來探究功與物體動能變化關系，小車的速度由紙帶上打的點測量位移，用平均速度來計算，因此需要刻度尺，打點計時器使用的是交流電源，因探究功與速度變化關系，因此必須平衡摩擦力；
（2）在利用橡皮筋探究功與速度變化關系的實驗時，應選取幾條完全相同的橡皮筋，為使它們每次做的功相同，橡皮筋拉伸的長度必要保持一致；小車的運動是先加速后勻速．
（3）若木板是水平放置的，則小車在運動過程中要受到滑動摩擦力，小車先加速后減速；當小車速度達最大時，小車的合力為零，所以要分析點跡均勻的一段紙帶即可．

解答 解：（1）探究橡皮筋做功與小車的動能變化的關系，則小車的速度根據紙帶上所打的點，通過測量位移，求平均速度來代替瞬時速度．因此要使打點計時器能工作，必須接交流電源；
因橡皮筋做功即為合外力做功，因此必須平衡摩擦力，
（2）若木板是水平放置的，則小車在運動過程中要受到滑動摩擦力，當小車速度達最大時，則小車的合力為零．所以除摩擦力外，還有橡皮筋的拉力．因此橡皮筋處于伸長狀態(tài)．故選：B．
（3）
小車先加速，后勻速，最后減速運動
在加速過程中，橡皮條在做正功，故需要測量最大速度，即勻速運動的速度，因而需要選用間隔均勻的點，即G-K點，打點計時器每隔0.02s打一次點，故最大速度為：
v=$\frac{x}{T}$=$\frac{0.023}{0.02}$m/s=1.15m/s
故答案為：（1）交流，需要；（2）B；（3）1.15m/s．

點評 小車的速度通過紙帶上點求出，而小車的動能完全是由橡皮筋做功而導致的．同時巧用一根橡皮筋做功為W，兩根橡皮筋則為2W，但每根伸長的長度必須相同，該實驗中小車的運動情況是先加速，再勻速，最后減速，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．