Question

1．某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如图1，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行至速度最大，这时，橡皮筋对小车做的功记为W．之后用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．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）为保证各次拉力做功大小与第一次成整倍数关系，除了橡皮筋规格要求一样外，每次实验中要求

 

（2）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，下列说法正确的是

 

．
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
（3）实验中“平衡摩擦力”这个操作的目的是

 

A、使摩擦力消失       B、使小车合力等于橡皮筋拉力         C、增大小车速度
2．某同学做“验证机械能守恒定律”实验
（1）该同学开始实验时情形如图2所示，接通电源释放纸带．请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方：（i）

 

；（ii）

 

．
（2）如果运用

1

2

mv²=mgh进行验证，要求纸带上打第一个点时物体速度等于

 

．
（3）若实验中所用重物的质量m=1kg，正确操作后得到纸带如图3所示，（各计数点距O点距离已标出）打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重物速度v_B=

 

，由此算出重物动能记为E_k．从开始点O至B点时重物的重力势能减少量是

 

（结果均保留二位有效数字），计算后进行验证．
（4）根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以

1

2

v²为纵轴、以h为横轴画出的图象应是图4中的

 

．

Answer 1

分析：1、（1）为保证橡皮筋做功相等，每次应使相同的橡皮筋伸长量相等．
（2）若木板水平放置，对小车受力分析可知，小车速度最大时小车受到的合力应为零，即小车受到的橡皮筋拉力与摩擦力相等，橡皮筋应处于伸长状态；
（3）实验中可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力．受力平衡时，小车应做匀速直线运动．
2、（1）打点计时器应使用交流电源，重物应紧靠打点计时器．
（2）根据物体做自由落体运动验证机械能守恒定律，物体的初速度应为零．
（3）根据纸带应用匀变速直线运动的推论求出打B点时的速度，由mgh求出物体减少的机械能．
（4）根据机械能守恒定律求出函数表达式，然后分析图象答题．

解答：解：1、（1）为保证各次拉力做功大小与第一次成整倍数关系，除了橡皮筋规格要求一样外，每次实验中要求：橡皮筋伸长量都相等．
（2）若木板水平放置，对小车受力分析可知，小车速度最大时小车受到的合力应为零，即小车受到的橡皮筋拉力与摩擦力相等，橡皮筋应处于伸长状态，故B正确；
（3）实验中可以适当抬高木板的一侧来平衡摩擦阻力，平衡摩擦力后，小车受到的摩擦力与小车受到重力沿斜面方向的分力相等，小车合力等于橡皮筋拉力，故B正确．
2、（1）由图2所示可知，打点计时器接直流电源，这是错误的，应使用交流电源；开始时，重物应紧靠打点计时器，由图示可知，重物离打点计时器太远．
（2）如果运用

1

2

mv²=mgh进行验证，要求纸带上打第一个点时物体速度等于0．
（3）由图3所示纸带可知，打B点时的速度：v_B=

sAC

2t

=

0.0314-0.0078

2×0.02

=0.59m/s；
从开始点O至B点时重物的重力势能减少量：E_P=mgh_B=1×9.8×0.0176≈0.17J．
（4）由机械能守恒定律得：

1

2

mv²=mgh，则v²=2gh，v²-h图象是正比例函数图象，故C正确；
故答案为：1、（1）橡皮筋伸长量都相等；（2）B；（3）B；2、（1）打点计时器接了直流电源；重物离打点计时器太远；（2）0；（3）0.59；0.17；（4）C．

点评：（1）本题涉及打点计时器的工作原理和探究功与速度变化关系实验的原理，从实验原理的角度分析即可；
（2）从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚，同时要熟练应用所学基本物理知识进行数据处理．