Question

（2007?深圳一模）如图所示，是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验，图甲中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形，这时，橡皮筋对小车做的功记为W．当我们用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，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放．小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．
（1）除了图中的已给出的实验器材外，还需要的器材有

刻度尺

；
（2）实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是

把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力

；
（3）每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的

点距均匀

部分进行测量；
（4）下面是本实验的数据记录表，请将第2次、第3次…实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置；

	橡皮筋做的功	10个间隔的距离S（m）	10个间隔的时间T（s）	小车获得的速度vn（m/s）	小车速度的平方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）从理论上讲，橡皮筋做的功W_n和物体速度v_n变化的关系应是W_n∝

v²

．请你运用数据表中测定的数据在下图所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性；
（6）若在实验中你做出的图线（图乙）与理论的推测不完全一致，你处理这种情况的做法是：

分析误差来源或改进试验方案或测量手段，重新进行试验

．

Answer 1

分析：（1）该实验用到打点计时器，所以需要交流电源，要测量长度，还需要刻度尺；（2）小车下滑时受到重力、细线的拉力、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）要测量最大速度，应该选用点迹恒定的部分．（4）把1根橡皮筋对小车做的功记为1W，作为功的一个计量单位．
（5）根据动能定理可知，合外力做的功应等于物体动能的变化量，所以W与v²成正比，用描点法作出图象．

解答：解：（1）该实验用到打点计时器，所以需要交流电源，要测量长度，还需要刻度尺；
（2）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一段垫高平衡小车所受的摩擦力．
（3）在正确操作情况下，橡皮条恢复原长时，小车做匀速运动，小车在相等时间内的位移相等，
此时小车获得的速度最大，要测量小车的最大速度，应选用纸带的点迹均匀的部分段进行测量．
（4）我们把1根橡皮筋对小车做的功记为1W，作为功的一个计量单位．当我们用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，橡皮筋做的功分别是2W，3W，4W，5W…
（5）由动能定理可知，合外力做的功应等于物体动能的变化量，所以W与v²成正比，即
W_n∝v_n²，根据表中实验数据，应用用描点法作图，图象如图所示；由图象可得：

误差容许的范围内，图象是经过原点的直线，说明Wn与v_n²成正比．
（6）分析误差来源或改进试验方案或测量手段，重新进行试验；千万不可以随意修改数据．
故答案为：（1）刻度尺；  
（2）把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力
（3）点距均匀
（4）2W、3W、4W、5W
（5）v²；图象 如图：
（6）分析误差来源或改进试验方案或测量手段，重新进行试验；

点评：本题关键是结合探究功与速度变化关系的实验原理进行分析，如本实验中，明确小车的运动情况，先加速，再匀速，橡皮条做功完毕，速度最大，做匀速运动，故需要测量匀速阶段的速度．