習(xí)題1：實(shí)驗(yàn)探究功與速度變化的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系1．對(duì)于橡皮筋做的功來說，直接測(cè)量是有困難的。我們可以巧妙地避開這個(gè)難題而不影響問題的解決，只需要測(cè)出每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功是第一次實(shí)驗(yàn)的多少倍，使用的方法是()A．用同樣的力對(duì)小車做功，讓小車通過的距離依次為x、2x、3x……進(jìn)行第1次、第2次、第3次……，實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)小車做的功就是W、2W、3W……B．讓小車通過相同的距離，第1次力為F，第2次力為2F、第3次為3F……實(shí)驗(yàn)時(shí)，力對(duì)小車做的功就是W、2W、3C．選用同樣的橡皮筋，在實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度保持一致，當(dāng)用1條、2條、3條……同樣的橡皮筋進(jìn)行第1次、第2次、第3次……實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功就是W、2W、3W……D．利用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量對(duì)小車的拉力F，利用直尺測(cè)量小車在力作用下移動(dòng)的距離x，便可以求出每次實(shí)驗(yàn)中力對(duì)小車做的功，可控制為W、2W、3W……解析：實(shí)際操作第一次用一根橡皮筋，以后各次分別用2根、3根、……且每次拉到同樣的長(zhǎng)度，即能得到W、2W、3W、……的功，故C正確。答案：C2.某研究性學(xué)習(xí)小組覺得教材中實(shí)驗(yàn)測(cè)量過程較復(fù)雜，改進(jìn)如下：如圖7－6－7所示，將教材實(shí)驗(yàn)中的木板放在桌子的邊緣，小車的前端放一小球，小車在橡皮筋作用下加速運(yùn)動(dòng)，到桌子邊緣后小車在擋板作用下停止運(yùn)動(dòng)，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，測(cè)出橡皮筋條數(shù)為1、2、3、…、n時(shí)的平拋距離x1、x2、x3、…、xn，則()圖7－6－7A．如果忽略一切摩擦，x∝n(n為橡皮筋條數(shù))B．如果忽略一切摩擦，x2∝n(n為橡皮筋條數(shù))C．該實(shí)驗(yàn)中小車受的摩擦力可以通過傾斜木板的方法平衡而不產(chǎn)生新的誤差D．該實(shí)驗(yàn)中傾斜木板會(huì)產(chǎn)生誤差解析：由W∝v2，x∝v，W∝n得x2∝n，選項(xiàng)B正確。該實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了平拋原理，如果本板傾斜，則變?yōu)樾睊?，將產(chǎn)生誤差。選項(xiàng)D正確。答案：BD3．在用圖7－6－8所示裝置做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說法正確的是()圖7－6－8A．通過改變橡皮筋的條數(shù)改變拉力做功的數(shù)值B．通過改變橡皮筋的長(zhǎng)度改變拉力做功的數(shù)值C．通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測(cè)定小車加速過程中獲得的最大速度D．通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測(cè)定小車加速過程中獲得的平均速度解析：實(shí)驗(yàn)通過增加橡皮筋的條數(shù)，使橡皮筋對(duì)小車做的功成倍增加，故A正確，B錯(cuò)誤。小車的速度對(duì)應(yīng)的是橡皮筋對(duì)小車做功完畢時(shí)的最大速度，故C正確，D錯(cuò)誤。答案：AC4．某學(xué)習(xí)小組做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖7－6－9所示，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W。當(dāng)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(shí)驗(yàn)時(shí)(每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度都保持一致)，每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶上的點(diǎn)計(jì)算出。圖7－6－9(1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和________電源(填“交流”或“直流”)；(2)實(shí)驗(yàn)中，小車會(huì)受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來平衡摩擦阻力，則下面操作正確的是()A．放開小車，能夠自由下滑即可B．放開小車，能夠勻速下滑即可C．放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可D．放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可(3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是()A．橡皮筋處于原長(zhǎng)狀態(tài)B．橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)C．小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處D．小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源；(2)平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，放開拖著紙帶的小車，小車能夠勻速下滑即可，故D正確；(3)放開小車后，小車做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時(shí)，小車的速度最大，此時(shí)橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，B正確。答案：(1)交流(2)D(3)B5．“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖7－6－10所示，當(dāng)小車在兩條橡皮筋的作用下彈出時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為W0。當(dāng)用4條、6條、8條、…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次、…實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小車做的功記為2W0、3W0、4W0、…，每次實(shí)驗(yàn)中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測(cè)出。圖7－6－10(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以用直流電源供電，電壓為4～6VB．實(shí)驗(yàn)中使用的若干根橡皮筋的原長(zhǎng)可以不相等C．每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出D．利用每次測(cè)出的小車最大速度vmax和橡皮筋做的功W，依次作出W－vmax、W－veq\o\al(2,max)、W－veq\o\al(3,max)、W2－vmax、W3－vmax、…的圖像，得出合力做功與物體速度變化的關(guān)系。(2)如圖7－6－11給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶，從中截取了測(cè)量物體最大速度所用的一段紙帶，測(cè)得O點(diǎn)到A、B、C、D、E各點(diǎn)的距離分別為OA＝5.65cm，OB＝7.12cm，OC＝8.78cm，OD＝10.40cm，OE＝11.91cm。已知相鄰兩點(diǎn)打點(diǎn)時(shí)間間隔為s，則小車獲得的最大速度vmax＝________m/s。圖7－6－11解析：(1)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用交流電源，A錯(cuò)；實(shí)驗(yàn)中使用的橡皮筋原長(zhǎng)應(yīng)相等，B錯(cuò)；每次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出，C正確；作出各種不同形式的圖像，才能判斷做功與速度變化的關(guān)系，D正確。(2)由紙帶計(jì)算得AB＝1.47cm，BC＝1.66cm，CD＝1.62cm，DE＝1.51cm，小車從打B點(diǎn)到打D點(diǎn)的過程中做勻速運(yùn)動(dòng)，則小車的最大速度vmax＝eq\f(BD,2T)＝eq\f×10－2,2×m/s＝0.82m/s。答案：(1)CD(2)6．現(xiàn)有以下器材：小球、弧形光滑軌道、刻度尺、鉛筆、白紙、復(fù)寫紙、鐵架臺(tái)、重錘等，試探究能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，探究合外力的功與物體速度的關(guān)系。并說明：(1)實(shí)驗(yàn)方案；(2)探究功與速度的方法。解析：(1)實(shí)驗(yàn)方案：①如圖固定好軌道，讓其末端保持水平②讓小球從軌道的某一高度h處由靜止?jié)L下，最后落在置于水平面上的白紙及復(fù)寫紙上。③記下小球釋放點(diǎn)及最后落點(diǎn)的位置，用刻度尺測(cè)出釋放點(diǎn)的高度h及落點(diǎn)P到O點(diǎn)的距離x。④多次改變小球的釋放點(diǎn)位置，記錄并測(cè)量每次的h、x的值。(2)探究方法：①由小球的落點(diǎn)P到O點(diǎn)的距離可求得平拋的初速度v＝eq\f(