習題1：實驗探究功與速度變化的關(guān)系

實驗：探究功與速度變化的關(guān)系1．對于橡皮筋做的功來說，直接測量是有困難的。我們可以巧妙地避開這個難題而不影響問題的解決，只需要測出每次實驗時橡皮筋對小車做的功是第一次實驗的多少倍，使用的方法是()A．用同樣的力對小車做功，讓小車通過的距離依次為x、2x、3x……進行第1次、第2次、第3次……，實驗時，力對小車做的功就是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……實驗時，力對小車做的功就是W、2W、3C．選用同樣的橡皮筋，在實驗中每次橡皮筋拉伸的長度保持一致，當用1條、2條、3條……同樣的橡皮筋進行第1次、第2次、第3次……實驗時，橡皮筋對小車做的功就是W、2W、3W……D．利用彈簧測力計測量對小車的拉力F，利用直尺測量小車在力作用下移動的距離x，便可以求出每次實驗中力對小車做的功，可控制為W、2W、3W……解析：實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度，即能得到W、2W、3W、……的功，故C正確。答案：C2.某研究性學(xué)習小組覺得教材中實驗測量過程較復(fù)雜，改進如下：如圖7－6－7所示，將教材實驗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動，到桌子邊緣后小車在擋板作用下停止運動，小球做平拋運動，測出橡皮筋條數(shù)為1、2、3、…、n時的平拋距離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．該實驗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．該實驗中傾斜木板會產(chǎn)生誤差解析：由W∝v2，x∝v，W∝n得x2∝n，選項B正確。該實驗應(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”的實驗時，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度改變拉力做功的數(shù)值C．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度D．通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度解析：實驗通過增加橡皮筋的條數(shù)，使橡皮筋對小車做的功成倍增加，故A正確，B錯誤。小車的速度對應(yīng)的是橡皮筋對小車做功完畢時的最大速度，故C正確，D錯誤。答案：AC4．某學(xué)習小組做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗如圖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，橡皮筋對小車做的功記為W。當用2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…實驗時(每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致)，每次實驗中小車獲得的速度根據(jù)打點計時器所打的紙帶上的點計算出。圖7－6－9(1)除了圖中已有的實驗器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和________電源(填“交流”或“直流”)；(2)實驗中，小車會受到摩擦阻力的作用，可以使木板適當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動，當小車速度最大時，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．橡皮筋處于原長狀態(tài)B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)C．小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處D．小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線解析：(1)打點計時器使用的是交流電源；(2)平衡摩擦力時，應(yīng)將紙帶穿過打點計時器，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，小車做加速運動，當橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小時，小車的速度最大，此時橡皮筋仍處于伸長狀態(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”的實驗裝置如圖7－6－10所示，當小車在兩條橡皮筋的作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W0。當用4條、6條、8條、…完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第4次、…實驗時，橡皮筋對小車做的功記為2W0、3W0、4W0、…，每次實驗中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點計時器所打的紙帶測出。圖7－6－10(1)關(guān)于該實驗，下列說法正確的是()A．打點計時器可以用直流電源供電，電壓為4～6VB．實驗中使用的若干根橡皮筋的原長可以不相等C．每次實驗中應(yīng)使小車從同一位置由靜止彈出D．利用每次測出的小車最大速度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，從中截取了測量物體最大速度所用的一段紙帶，測得O點到A、B、C、D、E各點的距離分別為OA＝5.65cm，OB＝7.12cm，OC＝8.78cm，OD＝10.40cm，OE＝11.91cm。已知相鄰兩點打點時間間隔為s，則小車獲得的最大速度vmax＝________m/s。圖7－6－11解析：(1)實驗應(yīng)用交流電源，A錯；實驗中使用的橡皮筋原長應(yīng)相等，B錯；每次實驗中應(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)由紙帶計算得AB＝1.47cm，BC＝1.66cm，CD＝1.62cm，DE＝1.51cm，小車從打B點到打D點的過程中做勻速運動，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、重錘等，試探究能否設(shè)計一個實驗，探究合外力的功與物體速度的關(guān)系。并說明：(1)實驗方案；(2)探究功與速度的方法。解析：(1)實驗方案：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記下小球釋放點及最后落點的位置，用刻度尺測出釋放點的高度h及落點P到O點的距離x。④多次改變小球的釋放點位置，記錄并測量每次的h、x的值。(2)探究方法：①由小球的落點P到O點的距離可求得平拋的初速度v＝eq\f(