Question

14．如图甲所示，是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验，图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形，这时橡皮筋对小车做的功记为W． 当我们用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，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放．小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．

（1）实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是；
（2）每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的部分进行测量；
（3）下面是本实验的数据记录表，请将第2次、第3次…实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置；

次数/数据/物理量	橡皮筋做的功Wn	10个间隔的距离S、时间T		小车速度vn	小车速度平方vn2
1	W	0.200m	0.2s	1.0	1.0
2	2W	0.280m	0.2s	1.4	1.96
3	3W	0.300m	0.2s	1.5	2.25
4	4W	0.400m	0.2s	2.0	4.0
5	5W	0.450m	0.2s	2.25

（4）从理论上讲，橡皮筋做的功W_n和物体速度v_n变化的关系应是W_n∝v_n²． 请你运用数据表中测定的数据，在如图乙所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性；
（5）若在实验中你做出的图线与理论的推测不完全一致，你处理这种情况的做法是：分析误差来源或改进试验方案或测量手段，重新进行试验．

Answer 1

分析 1、小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，需要采取平衡摩擦力的措施．
2、橡皮条做功完毕，速度最大，做匀速运动，计算速度时要选取点距均匀的部分．
3、根据匀速直线运动的位移公式x=vt求得各点的速度．
4、根据动能定理可知，合外力做的功应等于物体动能的变化量，所以W与v²成正比，用描点法作出图象．

解答 解：（1）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一端垫高平衡小车所受的摩擦力．
（2）纸带在橡皮条的作用下做加速运动，橡皮条做功完毕，则速度达到最大，此后做匀速运动，因此匀速时的速度即为该过程中的最大速度，故为了测量小车获得的速度，应选用纸带点距均匀部分测量；
（3）我们把1根橡皮筋对小车做的功记为1W，作为功的一个计量单位．当我们用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，橡皮筋做的功分别是2W，3W，4W，5W…
（4）v-W图象是曲线，不能直接判断函数关系，应进一步作出W-v²，作出功与速度平方关系的图象如图所示．

（5）若在实验中你作出的图线与理论的推测不完全一致，你处理这种情况的做法是：分析误差来源或改进试验方案或测量手段，重新进行试验；千万不可以随意修改数据．
故答案为：（1）把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力；
（2）点距均匀；
（3）

次数/数据/物理量	橡皮筋做的功Wn	10个间隔的距离S、时间T		小车速度vn	小车速度平方vn2
1	W	0.200m	0.2s	1.0	1.0
2	2W	0.280m	0.2s	1.4	1.96
3	3W	0.300m	0.2s	1.5	2.25
4	4W	0.400m	0.2s	2.0	4.0
5	5W	0.450m	0.2s	2.25

（4）v_n²；
（5）分析误差来源或改进试验方案或测量手段，重新进行试验；千万不可以随意修改数据．

点评 本题关键要明确小车的运动情况，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，因此明确实验原理是解答本题的关键．