Question

如圖1  所示是小徐同學做“探究做功與速度變化的關系”的實驗裝置．他將光電門固定在直軌道上的O點，用同一重物通過細線拉同一小車，每次小車都從不同位置由靜止釋放，各位
置A、B、C、D、E、F、G（圖中只標出了O、G）離O點的距離d分別為8cm、16cm、24cm、32cm、40cm、48cm，56cm．
（1）該實驗是否需要測量重物的重力

 

（填“需要”或“不需要”）；
（2）該實驗是否必須平衡摩擦力？

 

（填“是”或“否”）；
（3）為了探究做功與速度變化的規律，依次得到的實驗數據記錄如表所示．請選取其中最合適的兩行數據在答題卷的方格紙內描點作圖．
（4）從圖2的圖象得到的直接結論是

 

，從而間接得到做功與物體速度變化的規律是

 

．

實驗次數	1	2	3	4	5	6	7
d/×10-2m	8.00	16.00	24.00	32.00	40.00	48.00	56.00
v/（m/s）	0.49	0.69	0.85	0.99	1.09	1.21	1.50
v2/（m/s）2	0.24	0.48	0.72	0.98	1.19	1.46	2.25
v /（m/s）  3 2	0.70	0.83	0.92	1.00	1.04	1.10	1.23

Answer 1

分析：該“探究做功與速度變化的關系”的實驗中，要驗證物塊在外力的作用下經過連續相等的位移時，外力做功與物體的速度變化的關系，即：W=Fs與物體的速度v之間的關系．
而s=

v 2 t - v 2 0

2a

，與物體的重力無關，與是否存在摩擦力也無關．根據記錄的數據判定d與v的關系．

解答：解：（1）該實驗中，根據W=Fs，F=ma和s=

v 2 t - v 2 0

2a

，可得，Fs=

1

2

m

v

2 t

-

1

2

m

v

2 0

，即外力做功與物體的質量無關，實驗不需要測量物體的質量（重力）；
（2）該實驗中已經測量了物體的位移與速度，來探究合外力與物體的速度的變化關系，所以是否存在摩擦力對該實驗沒有影響．故不需要平衡摩擦力．
（3）根據表格中記錄的數據可得，物體的位移d與物體的速度、以及速度的平方根都不存在正比例的關系，與速度的平方接近正比例關系，所以可選擇v²為坐標系的縱坐標．將表格中的數據在d-v²坐標系中描點連線如圖．
（4）從圖2的圖象得到的直接結論是d與v²成正比；從而間接得到做功與物體速度變化的規律是合外力做功與v²成正比．
故答案為：（1）不需要；（2）否；（3）如圖；（4）d與v²成正比，合外力做功與v²成正比．

點評：該實驗不同于課本中的實驗，這種情況下我們首先要設法理解實驗的原理，然后再根據實驗的原理進行解答．屬于中檔題目．