Question

8．现有以下器材：小球、光滑弧形轨道、刻度尺、铅笔、白纸、复写纸、铁架台、重锤等．
（1）请设计一个探究合外力的功与物体速度的关系的实验方案．
①如图所示，固定好轨道，让其末端保持水平；
②让小球从轨道的某一高度h处由静止滚下，最后落在置于水平面上的白纸及复写纸上；
③记下小球释放点及最后落点的位置，用刻度尺测出释放点的高度h及落点P到O点的距离x；
④多次改变小球的释放点位置，记录并测量每次的h、x的值．
（2）说明探究合外力做功与速度关系的方法．①由小球的落点P到O点的距离可求得平抛的初速度v=，由下落的高度h可求沿轨道运动中合力（重力）的功W=mgh，t一定，mg一定，所以h与x的关系反映了W与v的关系；
②在坐标纸上建立h-x坐标系，描出一系列点；
③用平滑的曲线连接各个点；
④可尝试画出h-x²、h-x³或h-图线，探究功与速度的关系．．

Answer 1

分析 可以通过平抛运动来探究合外力的功与物体速度的关系的实验，需测量释放点的高度h及落点P到O点的距离x，运用平抛运动基本公式求出平抛运动的初速度，根据描点法作出h与x的关系图分析即可．

解答 解：（1）实验方案：
①如图所示，固定好轨道，让其末端保持水平；
②让小球从轨道的某一高度h处由静止滚下，最后落在置于水平面上的白纸及复写纸上；
③记下小球释放点及最后落点的位置，用刻度尺测出释放点的高度h及落点P到O点的距离x；
④多次改变小球的释放点位置，记录并测量每次的h、x的值．
（2）探究方法：
①由小球的落点P到O点的距离可求得平抛的初速度v，由下落的高度h可求沿轨道运动中合力（重力）的功W=mgh，t一定，mg一定，所以h与x的关系反映了W与v的关系；
②在坐标纸上建立h-x坐标系，描出一系列点；
③用平滑的曲线连接各个点；
④可尝试画出h-x²、h-x³或h-图线，探究功与速度的关系．
故答案为：（1）①如图所示，固定好轨道，让其末端保持水平；
②让小球从轨道的某一高度h处由静止滚下，最后落在置于水平面上的白纸及复写纸上；
③记下小球释放点及最后落点的位置，用刻度尺测出释放点的高度h及落点P到O点的距离x；
④多次改变小球的释放点位置，记录并测量每次的h、x的值．
（2）①由小球的落点P到O点的距离可求得平抛的初速度v=，由下落的高度h可求沿轨道运动中合力（重力）的功W=mgh，t一定，mg一定，所以h与x的关系反映了W与v的关系；
②在坐标纸上建立h-x坐标系，描出一系列点；
③用平滑的曲线连接各个点；
④可尝试画出h-x²、h-x³或h-图线，探究功与速度的关系．

点评 本题是实验探究题，要求同学们自己设计实验进行探究，对学生的要求较高，同学们可以从熟悉的特殊运动着手设计实验方案，难度适中．