Question

（2007?深圳一模）如圖所示，是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究“橡皮筋做的功和物體速度變化的關(guān)系”的實驗，圖甲中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形，這時，橡皮筋對小車做的功記為W．當(dāng)我們用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實驗時，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放．小車每次實驗中獲得的速度由打點(diǎn)計時器所打的紙帶測出．
（1）除了圖中的已給出的實驗器材外，還需要的器材有

刻度尺

；
（2）實驗時為了使小車只在橡皮筋作用下運(yùn)動，應(yīng)采取的措施是

把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力

；
（3）每次實驗得到的紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的

點(diǎn)距均勻

部分進(jìn)行測量；
（4）下面是本實驗的數(shù)據(jù)記錄表，請將第2次、第3次…實驗中橡皮筋做的功填寫在對應(yīng)的位置；

	橡皮筋做的功	10個間隔的距離S（m）	10個間隔的時間T（s）	小車獲得的速度vn（m/s）	小車速度的平方vn2（m/s）2
1	W	0.200	0.2
2		0.280	0.2
3		0.300	0.2
4		0.400	0.2
5		0.450	0.2

（5）從理論上講，橡皮筋做的功W_n和物體速度v_n變化的關(guān)系應(yīng)是W_n∝

v²

．請你運(yùn)用數(shù)據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在下圖所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖象驗證理論的正確性；
（6）若在實驗中你做出的圖線（圖乙）與理論的推測不完全一致，你處理這種情況的做法是：

分析誤差來源或改進(jìn)試驗方案或測量手段，重新進(jìn)行試驗

．

Answer 1

分析：（1）該實驗用到打點(diǎn)計時器，所以需要交流電源，要測量長度，還需要刻度尺；（2）小車下滑時受到重力、細(xì)線的拉力、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；（3）要測量最大速度，應(yīng)該選用點(diǎn)跡恒定的部分．（4）把1根橡皮筋對小車做的功記為1W，作為功的一個計量單位．
（5）根據(jù)動能定理可知，合外力做的功應(yīng)等于物體動能的變化量，所以W與v²成正比，用描點(diǎn)法作出圖象．

解答：解：（1）該實驗用到打點(diǎn)計時器，所以需要交流電源，要測量長度，還需要刻度尺；
（2）小車下滑時受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，故可以將長木板的一段墊高平衡小車所受的摩擦力．
（3）在正確操作情況下，橡皮條恢復(fù)原長時，小車做勻速運(yùn)動，小車在相等時間內(nèi)的位移相等，
此時小車獲得的速度最大，要測量小車的最大速度，應(yīng)選用紙帶的點(diǎn)跡均勻的部分段進(jìn)行測量．
（4）我們把1根橡皮筋對小車做的功記為1W，作為功的一個計量單位．當(dāng)我們用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實驗時，橡皮筋做的功分別是2W，3W，4W，5W…
（5）由動能定理可知，合外力做的功應(yīng)等于物體動能的變化量，所以W與v²成正比，即
W_n∝v_n²，根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用用描點(diǎn)法作圖，圖象如圖所示；由圖象可得：

誤差容許的范圍內(nèi)，圖象是經(jīng)過原點(diǎn)的直線，說明Wn與v_n²成正比．
（6）分析誤差來源或改進(jìn)試驗方案或測量手段，重新進(jìn)行試驗；千萬不可以隨意修改數(shù)據(jù)．
故答案為：（1）刻度尺；  
（2）把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力
（3）點(diǎn)距均勻
（4）2W、3W、4W、5W
（5）v²；圖象 如圖：
（6）分析誤差來源或改進(jìn)試驗方案或測量手段，重新進(jìn)行試驗；

點(diǎn)評：本題關(guān)鍵是結(jié)合探究功與速度變化關(guān)系的實驗原理進(jìn)行分析，如本實驗中，明確小車的運(yùn)動情況，先加速，再勻速，橡皮條做功完畢，速度最大，做勻速運(yùn)動，故需要測量勻速階段的速度．