Question

（2007?深圳一模）如圖所示，是某研究性學習小組做探究“橡皮筋做的功和物體速度變化的關系”的實驗，圖甲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．當我們用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，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放．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）除了圖中的已給出的實驗器材外，還需要的器材有

刻度尺

；
（2）實驗時為了使小車只在橡皮筋作用下運動，應采取的措施是

把木板的末端墊起適當高度以平衡摩擦力

；
（3）每次實驗得到的紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應選用紙帶的

點距均勻

部分進行測量；
（4）下面是本實驗的數據記錄表，請將第2次、第3次…實驗中橡皮筋做的功填寫在對應的位置；

	橡皮筋做的功	10個間隔的距離S（m）	10個間隔的時間T（s）	小車獲得的速度vn（m/s）	小車速度的平方vn2（m/s）2
1	W	0.200	0.2
2		0.280	0.2
3		0.300	0.2
4		0.400	0.2
5		0.450	0.2

（5）從理論上講，橡皮筋做的功W_n和物體速度v_n變化的關系應是W_n∝

v²

．請你運用數據表中測定的數據在下圖所示的坐標系中作出相應的圖象驗證理論的正確性；
（6）若在實驗中你做出的圖線（圖乙）與理論的推測不完全一致，你處理這種情況的做法是：

分析誤差來源或改進試驗方案或測量手段，重新進行試驗

．

Answer 1

分析：（1）該實驗用到打點計時器，所以需要交流電源，要測量長度，還需要刻度尺；（2）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，需要采取平衡摩擦力的措施；（3）要測量最大速度，應該選用點跡恒定的部分．（4）把1根橡皮筋對小車做的功記為1W，作為功的一個計量單位．
（5）根據動能定理可知，合外力做的功應等于物體動能的變化量，所以W與v²成正比，用描點法作出圖象．

解答：解：（1）該實驗用到打點計時器，所以需要交流電源，要測量長度，還需要刻度尺；
（2）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平衡小車所受的摩擦力．
（3）在正確操作情況下，橡皮條恢復原長時，小車做勻速運動，小車在相等時間內的位移相等，
此時小車獲得的速度最大，要測量小車的最大速度，應選用紙帶的點跡均勻的部分段進行測量．
（4）我們把1根橡皮筋對小車做的功記為1W，作為功的一個計量單位．當我們用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，橡皮筋做的功分別是2W，3W，4W，5W…
（5）由動能定理可知，合外力做的功應等于物體動能的變化量，所以W與v²成正比，即
W_n∝v_n²，根據表中實驗數據，應用用描點法作圖，圖象如圖所示；由圖象可得：

誤差容許的范圍內，圖象是經過原點的直線，說明Wn與v_n²成正比．
（6）分析誤差來源或改進試驗方案或測量手段，重新進行試驗；千萬不可以隨意修改數據．
故答案為：（1）刻度尺；  
（2）把木板的末端墊起適當高度以平衡摩擦力
（3）點距均勻
（4）2W、3W、4W、5W
（5）v²；圖象 如圖：
（6）分析誤差來源或改進試驗方案或測量手段，重新進行試驗；

點評：本題關鍵是結合探究功與速度變化關系的實驗原理進行分析，如本實驗中，明確小車的運動情況，先加速，再勻速，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．