Question

15．某實驗小組采用如圖1所示的裝置探究：“合外力做功與速度變化的關(guān)系”實驗時，先接通電源再松開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，小車所受到的拉力F為0.20N．
（1）實驗前，木板左端被墊起一些，使小車在不受拉力作用時做勻速直線運(yùn)動，這樣做的目的是為了平衡摩擦力．
（2）某同學(xué)選取一條比較理想的紙帶做分析，將小車剛開始運(yùn)動時對應(yīng)在紙帶上的點記為起始點O（圖2），在點跡清晰段依次選取七個計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.1s，測量出從起始點O至各計數(shù)點的距離x，計算出計數(shù)點對應(yīng)小車的瞬間速度v、計數(shù)點與O點的速度平方差△v²、起始點O到計數(shù)點的過程中細(xì)繩對小車做的功W，其中，計數(shù)點D的三項數(shù)據(jù)中有一項沒有計算，請把計算結(jié)果填入表格中．

計數(shù)點	O	A	B	C	D	E	F	G
x/cm		15.50	21.60	28.61	36.70	45.75	55.75	66.77
v/（m•s-1）			0.656	0.755		0.953	1.051
△v2/（m2•s-2）			0.430	0.570		0.908	1.105
W/J			0.0432	0.0572		0.0915	0.112

（3）根據(jù)表中數(shù)值以W為縱坐標(biāo)、以△v²為橫坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出W-△V²圖象．
（4）根據(jù)圖3分析得到的結(jié)論：功W與速度的平方差△V²成正比．

Answer 1

分析 小車受到重力、支持力、摩擦力和橡皮筋的拉力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分量平衡摩擦力，使小車在不受拉力作用時做勻速直線運(yùn)動時，沒有拉力的合力為0，重力的下滑分量等于摩擦力；根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中中間時刻的速度等于該段時間的平均速度求解；將點用一條直線連接即可，使直線兩側(cè)的點數(shù)大致相等；過原點直線反映的是正比關(guān)系．

解答 解：（1）小車受到重力、支持力、摩擦力和橡皮筋的拉力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分量平衡摩擦力，才能盡量減小實驗的誤差，使得細(xì)繩對小車?yán)�力做的功等于合外力對小車做的功，實驗前，木板左端被墊起一些，使小車在不受拉力作用時做勻速直線運(yùn)動的目的是平衡摩擦力．
（2）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知：v_D=$\frac{{x}_{E}-{x}_{C}}{2T}$=$\frac{（48.75-28.61）×1{0}^{-2}m}{2×0.1s}$=0.857m/s，v_D²=（0.857m/s）2=0.734m²/s²，W_OD=F•X_OD=0.2×36.70×0.01=0.0734J；
（3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對應(yīng)點，然后根據(jù)描出的點作出圖象如圖所示：
  
（4）由圖示圖象可知，圖象是一條過原點的傾斜直線，有空可知：故W與△v²成正比．  
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）0.857、0.734、0.0734．（3）如圖所示；（4）正比．

點評 該題全面考查探究“合外力做功與物體動能變化的關(guān)系”實驗的原理，步驟，注意事項和數(shù)據(jù)的分析．這就要求我們隊該實驗由全面的掌握．題目的難度適中．