Question

11．某实验小组利用探究加速度与力关系的实验装置来探究做功与速度变化的关系，装置如图1所示．他们以盘及盘中砝码总重力mg作为对小车（质量用M表示）的拉力，来探究拉力做功W与速度v的关系：

（1）上述处理必需满足的条件是M＞＞m，本实验中是否需要平衡摩擦力是（填“是”或“否”）．
（2）他们利用图象探究功与速度的关系，你认力最合理的应该用下述哪种图象B．
A．W-v图象         B．W-v²图象     C．W-$\frac{1}{v}$图象         D．W-$\frac{1}{{v}^{2}}$图象
（3）你如何判断实验过程中小车是否从静止开始运动？图象W-v²是否是经过原点的倾斜的直线．或从第一个打点开始，小车通过的位移之比是否为1：3：5…
（4）上述实验中，该组得到了如表所示的实验数据，请根据数据在图2坐标纸上画出（2）中你选择的图象．

功W/J	0.02	0.04	0.06	0.08	0.10	0.12
速度v/ms-1	0.13	0.20	0.24	0.25	0.33	0.35

Answer 1

分析 （1）当小车质量远大于砝码及砝码盘的质量时可以近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重力，实验前要平衡摩擦力．
（2）根据动能定理分析答题．
（3）根据图象或匀变速直线运动的特点分析纸带得出结论．
（4）根据表中实验数据应用描点法作出图象．

解答 解：（1）要使小车受到的拉力等于盘及盘中砝码总重力mg，实验前要平衡摩擦力，且需要满足：M＞＞m．
（2）由动能定理可得：W=$\frac{1}{2}$mv²-0=$\frac{1}{2}$mv²，为方便实验数据处理，应用图象法处理实验数据时，应使作出的图象是一条直线，应作：W-v²图象，故选B．
（3）如果小车从静止开始运动，小车做初速度为零的匀加速直线运动，则：图象W-v²是经过原点的倾斜的直线，纸带上从第一个打点开始，小车通过的位移之比是为1：3：5…；根据图象W-v²是否是经过原点的倾斜的直线，或根据纸带上从第一个打点开始，小车通过的位移之比是否为1：3：5…判断小车是否从静止开始运动．
（4）根据表中实验数据，在坐标系内描出W与v²对应的点，然后作出图象，图象如图所示：

故答案为：（1）M＞＞m；是；（2）B；（3）图象W-v²是否是经过原点的倾斜的直线．或从第一个打点开始，小车通过的位移之比是否为1：3：5…；（4）图象如图所示．

点评 本题考查了探究功与速度变化关系的实验，知道实验原理是正确解题的关键；应用图象法处理实验数据时，为方便实验数据处理，为了使图象更直观的反应物理规律，应选择合适的物理量作图，使作出的图象是一条直线；要掌握应用描点法作图的方法．