根据“探究功与物体速度变化的关系实验”回答以下问题:

1个回答

  • 解题思路:本实验直接去测量一个做变速运动物体所受拉力是很困难的.橡皮筋拉动小车的弹力虽然是个变力,但这个弹力做的功,数值上就等于橡皮筋发生形变时所具的弹性势能,而这个弹性势能又与橡皮筋的形变量相对应;橡皮筋的形变量一定,这个弹力做的功就是一定的.实验时,每次保持橡皮筋的形变量一定,当有n根相同橡皮筋并系在小车上时,n根相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的n倍,这个设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难,再加上打点计时器测出小车获得的最大速度即动能可求.

    实验中要使橡皮筋对小车所做功为合外力的功,应当进行平衡摩擦力的操作,所以要求斜面倾斜,释放小车后小车能够匀速下滑;

    本实验中需要平衡摩擦力,使小车受到的合外力等于橡皮筋的拉力.由图看出小车先加速后减速,分析是否平衡摩擦力即可解答.

    小车先在橡皮条的拉动下做加速运动,当橡皮条恢复原长时,拉力减为零,小车由于惯性继续做匀速运动,因此小车匀速时的速度就是该过程中的最大速度.橡皮筋对小车做的功转化为小车的动能,由动能定理求出W与v的关系表达式,然后选出W与v的关系图象.

    (1)AB、我们用橡皮筋拉动小车的方法,来探究橡皮筋的拉力对小车所做的功与小车速度变化的关系,这是一个非常精妙的设计.直接去测量一个正做变速运动物体所受拉力是很困难的.橡皮筋拉动小车的弹力虽然是个变力,但这个弹力做的功,数值上就等于橡皮筋发生形变时所具的弹性势能,而这个弹性势能又与橡皮筋的形变量相对应;橡皮筋的形变量一定,这个弹力做的功就是一定的.实验时,每次保持橡皮筋的形变量一定,当有n根相同橡皮筋并系在小车上时,n根相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的n倍,这个设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难.所以我们不用直接测量功的数值,故A、B错误.

    C、为了保证小车的动能都是橡皮筋做功的结果,必须平衡摩擦力,长木板要适当的倾斜.故C错误.

    D、根据打点计时器的使用规,先接通电源,让打点计时器工作后释放小车,故D正确.

    故选:D

    (2)该实验像“验证牛顿第二定律一样”需要进行平衡摩擦力的操作,即将木板倾斜,其目的是让重力使物体沿斜面向下的分力应等于小车受到的阻力,判断是否平衡摩擦力的依据是:小车在不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动,故BC正确,AD错误.

    故选:BC.

    (3)A、由图看出小车先加速后减速,最后停下来.电源的频率不稳定时,打点周期不稳定,对纸带所记录的点中间会产生影响,但最终点的间距不会为零,故A错误.

    B、木板倾斜程度太大时,当橡皮筋的拉力消失后,小车仍做加速运动,不可能做减速运动,故B错误.

    C、由图看出小车先加速后减速,最后停下来,说明橡皮筋的拉力消失后,小车做减速运动,摩擦力的影响没有消除,说明没有使木板倾斜或倾斜角度太小,摩擦力未被平衡,故C正确.

    D、小车有橡皮筯作用时做加速运动,橡皮筯作用完毕后小车做减速运动,可能小车受到的阻力较大,并且没有被平衡,故D正确.

    故选:CD.

    (4)橡皮筋做的功转化为小车动能,由动能定理得:W=

    1

    2mv2−0,

    功W与速度v间的关系为:W=[1/2]mv2

    W与v是二次函数关系,W-v图象是抛物线的一个分支,故B正确、ACD错误.

    故选:B

    故答案为:(1)D;(2)BC;(3)CD;(4)B.

    点评:

    本题考点: 探究功与速度变化的关系.

    考点点评: 对于实验的具体操作和实验细节,加强记忆的同时要加强动手操作,本题应根据实验的操作方法和原理进行分析.