Question

3．如图甲，三个实验场景A、B、C分别是某同学按照课本中的要求所做的“探究小车速度随时间变化的规律”实验、“探究做功与物体速度变化的关系”实验、“验证机械能守恒定律”实验．该同学正确操作获得了一系列纸带，但由于忘了标记，需要逐一对应分析．图乙是该同学在实验中获得的一条纸带，图中纸带上各点是打点计时器连续打下的点．已知所用打点计时器频率为50Hz的交流电源．

（1）由图乙纸带所对应的实验场景是B（填A、B或C）；
（2）关于以上三个实验，下列说法正确的是：A
A．用场景A的装置来做“研究匀变速直线运动规律”实验，可以不平衡摩擦力
B．用场景B的装置来做“探究做功与物体速度变化的关系”实验，可用不同规格橡皮筋
C．用场景A的装置，在平衡摩擦力后小车运动过程机械能守恒
C．用场景C的装置作“验证机械能守恒定律”的实验，可用一般塑料物体代替重物
（3）选用场景B的装置来做“探究功与速度变化的关系”实验，应ABC（填字母）
A．平衡摩擦力
B．在每次改变橡皮筋条数时，从同一位置释放小车
C．在数据处理时计算出纸带点迹均匀一段的平均速度
D．在数据处理时计算出纸带全段的平均速度．

Answer 1

分析 （1）结合各自装置的实验原理和纸带的点迹分布，即可判定；
（2）“研究匀变速直线运动规律”实验时，不必须平衡摩擦力；“探究功与速度变化的关系”实验时数据处理时，应测量纸带点迹均匀一段的平均速度，每次改变橡皮筋条数时释放小车的位置不变；在“验证机械能守恒定律”的实验，应选择体积小，密度大的物体作为重物，相对减小空气阻力的影响；
（3）在探究橡皮筋的拉力对小车所做的功与小车速度变化的关系的实验中应注意：n根相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的n倍，这个设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难；该实验需要平衡摩擦力以保证动能的增量是只有橡皮筋做功而来；小车最大速度即为后来匀速运动的速度．

解答 解：（1）场景A的装置来做“研究匀变速直线运动规律”实验，物体做匀加速直线运动，相等时间位移差为恒量，倾角较小，加速度不会太大；
场景B的装置来做“探究功与速度变化的关系”实验时先做加速运动，后做匀速运动；
选用场景C的装置作“验证机械能守恒定律”的实验，加速度为重力加速度，大小约为9.8m/s²，
根据纸带上的点迹分布可知先做加速后做匀速运动，该纸带所对应的实验场景是B；
（2）A．选用场景A的装置来做“研究匀变速直线运动规律”实验时，是否受到摩擦力，与研究规律无关，因此不必须平衡摩擦力，故A正确；
B、用场景B的装置来做“探究做功与物体速度变化的关系”实验，必须用相同规格橡皮筋，保证橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，故B错误；
C、选用场景A的装置在平衡摩擦力后，小车运动过程中拉力做功，因此机械能不守恒，故C错误；
D、选用场景C的装置作“验证机械能守恒定律”的实验时不能用塑料物体代替重物，空气阻力的影响大，误差较大，应选择密度大，体积小的物体做实验，故D错误；
故选：A
（3）ACD、当橡皮筋做功完毕小车应获得最大速度，由于平衡了摩擦力所以小车以后要做匀速运动，相邻两点间的距离基本相同．所以计算小车速度应该选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车的匀速运动阶段，用这些点计算小车的速度，故AC正确，D错误；
B、实验中改变拉力做功时，为了能定量，所以用不同条数的橡皮筋且拉到相同的长度，这样橡皮筋对小车做的功就有倍数关系．而不需要测量出每根橡皮筋做功的数值，即不需要测量橡皮筋的伸长量．每次只要保证从同一位置由静止释放这样开始时橡皮筋的形变量相同，过程中每根橡皮筋做的功就相同．故B正确；
故选：ABC
故答案为：（1）B；    （2）A；       （3）ABC．

点评 考查各实验的原理，掌握根据实验中摩擦力对结果是否有影响，从而确定是否要平衡摩擦力，理解探究功与速度变化的关系实验中，改变橡皮筋条数与做功的多少关系，及注意求解速度的方法，区别理论推导与实验验证，这是一道考查探究功与速度变化的关系的基础题，是一道容易出错的题目．同学们在学习中应注意实验的细节．