Question

2．某同学用如图1所示装置，探究“功与物体速度变化的关系”．由于橡皮筋的弹力是变力，做功不容易计算，然而改用橡皮筋的条数，保持小车相同的运动距离，则弹力做功的大小与橡皮筋的条数成正比．即，橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W…．由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出（某次纸带如图2）．

（a）为了使弹力做功的大小与橡皮筋的条数成正比，因此，每次拉长橡皮筋的长度应该相等．
（b）小车在木板上运动时会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？
（c）在纸带中，应该采用那些点距来计算小车的速度？
（d）做出W-v的图象，不是直线，怎么办？

Answer 1

分析 实验时，先要平衡摩擦力，每次保持橡皮筋的形变量一定，当有n根相同橡皮筋并系在小车上时，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，再加上打点计时器测出小车获得的最大速度即动能可求．

解答 解：（a）橡皮筋伸长量按倍数增加时，功并不简单地按倍数增加，变力功一时无法确切测算．因此我们要设法回避求变力做功的具体数值，可以用一根橡皮筋做功记为W，用两根橡皮筋做功记为2W，用三根橡皮筋做功记为3W…，从而回避了直接求功的困难．为了使弹力做功的大小与橡皮筋的条数成正比，因此每次拉长橡皮筋的长度应该相等．
（b）小车在木板上运动时会受到阻力，可将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消．
（c）在纸带中，需要测量出加速的末速度，即最大速度，也就是匀速运动的速度，应采用做匀速运动那一段的点距来计算速度．
（d）作出功-速度（W-v）曲线，不是直线，再做出W-v²的图象，看是否是一条直线．
故答案为：（a）每次拉长橡皮筋的长度应该相等．
（b）可使木板略微倾斜，重力沿木板方向分力来平衡摩擦力，作为补偿；轻推一下小车，观察小车是否做匀速直线运动．
（c）应该求小车匀速阶段的速度．即弹力做功刚完毕时小车的速度．
（d）再做出W-v²的图象，看是否是一条直线

点评 实验中要清楚是如何改变w，如何获得的速度v即可，围绕实验原理和实验目的进行理解和记忆．