Question

如圖是某小組探究“合力的功和物體速度變化關系”的實驗，小車在一條橡皮筋作用下彈出后沿木板滑行，此時橡皮筋對小車做的功記為W；然后用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，每次實驗中橡皮筋伸長的長度都相同，實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出．（1）除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關、刻度尺和

交流電源

；

	橡皮筋做功	10個間距離x/m	10個間隔時間T/s	小車獲得速度Vn（m/s）	小車速度的平方Vn2/（m/s）2
1	W	0.2880	0.2	1.44	2.07
2	2W	0.4176	0.2	2.09	4.36
3	3W	0.4896	0.2	2.45	5.99
4	4W	0.5904	0.2	2.95	8.71
5	5W	0.6480	0.2	3.24	10.50

（2）木板傾斜的目的是為了

平衡摩擦力

；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∝

v

2 n

；請運用表中測定的數據在所給的坐標系中作出相應的圖象，并驗證理論的正確性．

Answer 1

分析：（1）注意打點計時器用的是交流電源；
（2）該實驗中，要使橡皮筋對小車的拉力為小車所受合外力，需要進行摩擦力的操作，即將木板傾斜，根據功能關系可知，應該有W_n∝

v

2 n

，利用描點法得出圖象可以進一步驗證這一點．

解答：解：（1）該實驗中需要通過打點計時器來測量物體的速度，打點計時器使用的電源為交流電源．
（2）該實驗中，要使橡皮筋對小車的拉力為小車所受合外力，需要進行摩擦力的操作，因此木板傾斜的目的是為了平衡摩擦力．
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，圖象如下圖所示：

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W_n與v_n²成正比．
故答案為：（1）交流電源，（2）平衡摩擦力，

v

2 n

，圖象如上所示，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．

點評：本題涉及打點計時器的工作原理和探究功與速度變化關系實驗的原理，從實驗原理的角度分析即可．