Question

13．“探究功与物体速度变化的关系”的实验如图甲所示，当小车在一条橡皮筋的作用下弹出时，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、毫米刻度尺（填测量工具）和交流电源（填“交流”或“直流”）．
（2）某同学在做利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，拖着纸带的小车在橡皮筋的作用下由静止运动到木板底端，在此过程中打点计时器在纸带上打下的相邻点间的距离变化情况是D．
A．始终是均匀的　　　　B．先减小后增大     C．先增大后减小      D．先增大后均匀不变
（3）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法中正确的是B．
A．橡皮筋处于原长状态              B．橡皮筋仍处于伸长状态
C．小车在两个铁钉的连线处          D．小车已过两个铁钉的连线．

Answer 1

分析 （1）现在通过实验来探究功与物体动能变化关系，小车的速度由纸带上打的点测量位移，用平均速度来计算，因此需要刻度尺，打点计时器使用的是交流电源；
（2）在利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，应选取几条完全相同的橡皮筋，为使它们每次做的功相同，橡皮筋拉伸的长度必要保持一致；小车的运动是先加速后匀速．
（3）若木板是水平放置的，则小车在运动过程中要受到滑动摩擦力，小车先加速后减速；当小车速度达最大时，小车的合力为零．

解答 解：（1）探究橡皮筋做功与小车的动能变化的关系，则小车的速度根据纸带上所打的点，通过测量位移，求平均速度来代替瞬时速度．因此必须要有毫米刻度尺；要使打点计时器能工作，必须接交流电源．
（2）橡皮筋的拉力即为小车所受合外力大小，在橡皮条伸长阶段小车加速，恢复原长后匀速，故小车先加速后匀速，点间距先增加后均匀，故ABC错误，D正确．
（3）若木板是水平放置的，则小车在运动过程中要受到滑动摩擦力，当小车速度达最大时，则小车的合力为零．所以除摩擦力外，还有橡皮筋的拉力．因此橡皮筋处于伸长状态．故选：B．
故答案为：（1）毫米刻度尺；交流；（2）D；（3）B．

点评 对于验证动能定理的实验，要明确：小车的速度通过纸带上点求出，而小车的动能完全是由橡皮筋做功而导致的．同时巧用一根橡皮筋做功为W，两根橡皮筋则为2W，但每根伸长的长度必须相同，该实验中小车的运动情况是先加速，再匀速，最后减速，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