Question

8．如圖所示是某同學做“探究功率與速度變化的關系”的實驗裝置圖，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．當把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，橡皮筋將小車從靜止彈出，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）實驗前，可以在不加橡皮筋時，將木板左側適當墊高，使拖著紙帶的小車恰能沿木板勻速下滑，其目的是平衡小車運動過程中的摩擦阻力；
（2）關于本實驗的操作，下列敘述中正確的是BD．
A．每次實驗必須設法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值
B．每次實驗中，橡皮筋拉伸的長度必須保持一致
C．實驗中，應測出小車加速運動過程的加速度
D．先接通打點計時器電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出
（3）在正確操作的情況下，打點計時器打在紙帶上的點并不都是均勻的．如圖為某次實驗中紙帶上連續(xù)打出的兩段點跡，已知打點計時器的打點周期為0.02s，利用紙帶計算出小車獲得的速度v=1.70m/s．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）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；實驗前，可以在不加橡皮筋時，將木板左側適當墊高，使拖著紙帶的小車恰能沿木板勻速下滑，其目的是平衡摩擦力
（2）實驗直接去測量一個做變速運動物體所受拉力是很困難的．橡皮筋拉動小車的彈力雖然是個變力，但這個彈力做的功，數(shù)值上就等于橡皮筋發(fā)生形變時所具的彈性勢能，而這個彈性勢能又與橡皮筋的形變量相對應；橡皮筋的形變量一定，這個彈力做的功就是一定的．實驗時，每次保持橡皮筋的形變量一定，當有n根相同橡皮筋并系在小車上時，n根相同橡皮筋對小車做的功就等于系一根橡皮筋時對小車做的功的n倍，這個設計很巧妙地解決了直接去測量力和計算功的困難，再加上打點計時器測出小車獲得的最大速度即動能可求
（3）當橡皮筋的彈力為零時小車速度最大．要測量最大速度，應該選用點跡恒定的部分．此時速度為相等的點距除以時間間隔．

解答 解：（1）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，所以實驗前，可以在不加橡皮筋時，將木板左側適當墊高，使拖著紙帶的小車恰能沿木板勻速下滑，其目的是平衡小車運動過程中的摩擦阻力
（2）解：A、我們用橡皮筋拉動小車的方法，來探究橡皮筋的拉力對小車所做的功與小車速度變化的關系，這是一個非常精妙的設計．直接去測量一個正做變速運動物體所受拉力是很困難的．橡皮筋拉動小車的彈力雖然是個變力，但這個彈力做的功，數(shù)值上就等于橡皮筋發(fā)生形變時所具的彈性勢能，而這個彈性勢能又與橡皮筋的形變量相對應；橡皮筋的形變量一定，這個彈力做的功就是一定的．實驗時，我們增加相同的橡皮條的數(shù)量，使功的大小成倍數(shù)增加，每次實驗不必設法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值，故A錯誤
B、每次實驗中，橡皮筋拉伸的長度一定要保持一致，故B正確；
C、實驗中只需測量加速過程的末速度即勻速運動的速度，不必測量加速運動過程中的加速度．所以C錯誤
D、先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出，故D正確
故選：BD．
（3）小車獲得的速度即勻速運動的速度為：$v=\frac{△x}{△t}=\frac{3.40×1{0}_{\;}^{-2}}{0.02}=1.70m/s$
故答案為：（1）平衡小車運動過程中的摩擦阻力；（2）BD；（3）1.70

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．