Question

18．某学习小组探究“合力做功和物体速度变化的关系”的实验如图1，图1中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W．当用2条、3条…，完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．

（1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和电源交流（填“交流”或“直流”）．
（2）实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面的操作正确的是D．
A．放开小车，小车能够自由下滑即可
B．放开小车，小车能够匀速下滑即可
C．放开拖着纸带的小车，小车能够自由下滑即可
D．放开拖着纸带的小车，小车能够匀速下滑即可
（3）在正确操作情况下，打在纸带上的点，并不都是均匀的，如图2所示，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的GK（选填“EH”、“GK”、“EK”）部分进行测量．若打点间隔为0.02s，则小车的最大速度v=0.66 m/s （保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）打点计时器的电源应该选用交流电源；
（2）当小车匀速运动下滑明，受到的摩擦阻力被重力沿斜面向下的分力平衡；
（3）要测量最大速度，应该选用点迹均匀的部分．最大速度v由公式v=$\frac{x}{t}$求解．

解答 解：（1）打点计时器的电源应该选用交流电源，打点计时器打点周期等于交流电的周期；　
（2）实验中可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力．受力平衡时，小车应做匀速直线运动，所以正确的做法是：放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可，故ABC错误，D正确．
（3）我们要验证的是“合力做功和物体速度变化的关系”，小车的初速度为零，故需要知道做功完毕的末速度即最大速度v，此后小车做的是匀速运动，故应测纸带上的匀速运动部分，由纸带的间距可知，间距均匀的为匀速运动部分，应测量GK部分，
最大速度 v_m=$\frac{{x}_{GK}}{3×0.02}=\frac{0.0133+0.0132+0.0133}{0.06}$=0.66m/s
故答案：（1）交流 （2）D （3）GK，0.66

点评 本题涉及打点计时器的工作原理，要知道打点计时器应该选用交流电源，理解探究功与速度变化关系实验的原理，从实验原理的角度分析即可．