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實驗：探究功與速度變化的關(guān)系 1.在“探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗中每次橡皮筋的拉伸長度都保持不變,這樣每次　(　　) A.做的功一樣 B.每條橡皮筋產(chǎn)生的彈性勢能相同 C.產(chǎn)生的動能相同 D.產(chǎn)生的重力勢能相同 【解析】選B。本次實驗是通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變彈性勢能,從而使每次小車獲得的速度不同的。 2.某同學(xué)在做利用橡皮筋探究功與速度變化關(guān)系的實驗時,拖著紙帶的小車在橡皮筋的作用下由靜止運動到木板底端，不計小車受到的阻力,在此過程中打點計時器在紙帶上打下的相鄰點間的距離變化情況是　(　　) A.始終是均勻的 B.先減小后增大 C.先增大后減小 D.先增大后均勻不變 【解析】選D。橡皮筋對小車作用過程中小車速度增大,所以點間距增大,當(dāng)小車離開橡皮筋后做勻速直線運動,點的間距不再變化,所以選D。 3.為了計算由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度,在某次實驗中某同學(xué)得到了如圖所示的一條紙帶,在A、B、C、D中應(yīng)該選用________點的速度才符合要求。 【解析】實驗中所要求測量的速度應(yīng)該是橡皮筋作用完畢以后小車的速度,也就是小車所獲得的最大速度。由題圖中可以看出,打A、B兩點時橡皮筋還沒有作用完畢,而打D點時橡皮筋作用完畢后已經(jīng)過了一段時間,所以最理想的應(yīng)該是C點的速度。 答案:C 4.某同學(xué)用如圖所示的裝置探究功與物體速度變化的關(guān)系。 (1)圖中所示的電磁打點計時器,應(yīng)該配備4～6V的________(選填“交流”或“直流”)電源。 (2)實驗中為了平衡小車所受的摩擦力,可將木板的________(選填“左”或“右”)端墊起適當(dāng)?shù)母叨取? (3)實驗中通過改變橡皮筋的________(選填“長度”或“條數(shù)”)改變功的值。 (4)操作正確的情況下,以功W為縱坐標(biāo),以________(選填“v”“v2”或“v ”)為橫坐標(biāo)作出的圖線最接近一條傾斜的直線。 【解析】(1)根據(jù)打點計時器的構(gòu)造和原理可知,電磁打點計時器使用的是4～6V的交流電源。 (2)由圖可知,小車在橡皮筋拉力作用下向右運動,為使橡皮筋做功為合外力做功,需要進行平衡摩擦力操作,即需要適當(dāng)墊高木板的左端。 (3)實驗時,每次保持橡皮筋的形變量一定,當(dāng)有n根相同橡皮筋并系在小車上時,n根相同橡皮筋對小車做的功就等于系一根橡皮筋時對小車做的功的n倍,這個設(shè)計很巧妙地解決了直接去測量力和計算功的困難,故實驗中不需要測出一條橡皮筋對小車做功W的數(shù)值,因此只要改變橡皮筋的條數(shù),即可改變做功的數(shù)值。 (4)根據(jù)功能關(guān)系可知,作出W與v2的關(guān)系圖象,圖象為過原點的一條直線,說明功與v2成正比。 答案:(1)交流　(2)左　(3)條數(shù)　(4)v2 5.在“探究做功與速度變化的關(guān)系”實驗中,常用的兩種實驗方案如圖所示:甲通過重物提供牽引力,小車在牽引力作用下運動,用打點計時器測量小車的速度,定量計算牽引力所做的功,進而探究牽引力所做功與小車速度的關(guān)系;乙通過不同條數(shù)橡皮筋的作用下將小車彈出,用打點計時器測量小車的速度,進而探究橡皮筋對小車所做功與其速度的關(guān)系。 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號35684081 (1)(多選)針對這兩種實驗方案,以下說法正確的是________。 A.甲可以只打一條紙帶研究,而乙必須打足夠多條紙帶才能研究 B.甲中需要平衡小車運動中受到的阻力,而乙中不需要平衡阻力 C.甲中小車質(zhì)量必須遠(yuǎn)大于所掛重物的質(zhì)量,而乙中小車質(zhì)量沒有特別的要求 D.乙方案中,換用2根同樣的橡皮筋在同一位置釋放,橡皮筋所做的功與一根橡皮筋拉至伸長量為原來2倍橡皮筋所做的功是一樣的 (2)某同學(xué)在實驗中打出的一條紙帶如圖所示,0、1、2…7為紙帶上連續(xù)打出的點,打點計時器的電源頻率為50 Hz。根據(jù)這條紙帶,可以判斷他在實驗中采用的方案是________(選填“甲”或“乙”),實驗中小車失去外力后的速度為________m/s。 【解析】(1)甲實驗中根據(jù)打下的一條紙帶,運用勻變速直線運動的推論可求得速度,并能根據(jù)紙帶測量出重物下落的距離,即可進行探究;在乙實驗中,要改變拉力做功時,用不同條數(shù)的橡皮筋且拉到相同的長度,這樣橡皮筋對小車做的功才有倍數(shù)關(guān)系,所以必須打足夠多條紙帶才能研究,故A正確。在兩個實驗中,小車下滑時受到重力、細(xì)線或橡皮筋的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,則都要用重力的下滑分量來平衡摩擦力,使得拉力的功等于合外力對小車做的功,故B錯誤。在甲實驗中,要用重物的重力替代細(xì)線的拉力,必須滿足這個條件:小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于所掛重物的質(zhì)量;而在甲實驗中,小車質(zhì)量沒有特別的要求,故C正確。由橡皮筋伸長量越大,拉力越大,在乙實驗中,換用2根同樣的橡皮筋在同一位置釋放,若橡皮筋伸長量變?yōu)樵瓉淼?倍,則橡皮筋做功增加,大于原來的2倍,故D錯誤。故選A、C。(2)在甲實驗中,小車做勻加速直線運動,根據(jù)推論:Δx=aT2,在連續(xù)相等時間內(nèi)位移應(yīng)均勻增大;在乙實驗中,小車先做變加速運動,在失去外力后做勻速直線運動。由紙帶上的數(shù)據(jù)看出,此小車最后做勻速運動,故他在實驗中采用的方案是乙。由數(shù)據(jù)看出,打點4后小車失去外力,則速度為:v=xt=3.50+3.49+3.5130.0210-2m/s=1.75 m/s。 答案:(1)A、C　(2)乙　1.75 6.某同學(xué)利用圖甲探究力對物體做的功與物體速度的關(guān)系,得到了表中的數(shù)據(jù):　世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號35684082 實驗次數(shù) 1 2 3 4 5 橡皮筋條數(shù) 1 3 4 5 7 小車速度v/(ms-1) 0.71 1.23 1.42 1.58 1.87 (注:每條橡皮筋拉長的長度都一樣) (1)由表可得出定性結(jié)論: _____________。 (2)設(shè)一條橡皮筋拉長到固定長度所做功為W0,大致畫出橡皮筋所做的功W與小車速度v的圖象。(畫在圖乙中) (3)由圖大致可判斷出W與v的關(guān)系是_____________。 (4)填寫表中的空白部分。 實驗次數(shù) 1 2 3 4 5 橡皮筋做功 W0 v2/(m2s-2) W與v的關(guān)系 【解析】每條橡皮筋拉長的長度都一樣,一條橡皮筋拉長到固定長度所做的功為W0,則做功與拉長橡皮筋條數(shù)成正比,第2、3、4、5次拉長橡皮筋做功應(yīng)分別為3W0、4W0、5W0、7W0。 (1)定性結(jié)論:小車獲得的速度與橡皮筋做的功有關(guān),并且做功越大,小車獲得的速度越大。 (2)W與v關(guān)系的圖象為拋物線,如圖所示。 (3)W∝v2。 (4)如表。 實驗次數(shù) 1 2 3 4 5 橡皮筋做功 W0 3W0 4W0 5W0 7W0 v2/(m2s-2) 0.50 1.51 2.02 2.50 3.50 W與v的關(guān)系 W∝v2 答案:見解析