如图1所示,是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验,图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形,这时,橡皮筋对小车做的功记为W.当我们用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放.小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.

(1)除了图中的已给出的实验器材外,还需要的器材有导线、开关
刻度尺
刻度尺
4-6低压交流电源
4-6低压交流电源

(2)实验时为了使橡皮筋对小车的弹力为小车所受的合外力,应采取的措施是
垫高长木板的左端,平衡摩擦力
垫高长木板的左端,平衡摩擦力

(3)下面是本实验的数据记录表
橡皮筋做的功 10个间隔的距离S(m) 10个间隔的时间T(s) 小车获得的速度vn(m/s) 小车速度的平方vn2(m/s)2
1 W 0.200 0.2 1.00 1.00
2 2W 0.280 0.2 1.40 1.96
3 3W 0.300 0.2 1.50 2.25
4 4W 0.400 0.2 2.00 4.00
5 5W 0.447 0.2 2.23 4.97
根据实验所得到的数据,请选择合理的坐标在方格纸(图2)中作出功与速度关系的图象.
(4)根据你所作出的图象,你认为功与速度的关系是
W∝v2
W∝v2
分析:(1)实验中需要根据所打点之间的距离,计算物体的速度,因此需要的仪器还有刻度尺;实验中需要用到电磁打点计时器,必须提供4-6低压交流电源.
(2)小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,需要采取平衡摩擦力的措施.
(3)建立坐标系,根据表格中数据描点,用平滑的曲线连接,从而得到图象.
(4)根据图象的形状,结合数学知识进行分析功与速度的关系.
解答:解:(1)根据实验原理可知,实验中需要刻度尺测量计数点之间的距离,来计算物体的速度,所以要用到刻度尺.
为了能让电磁打点计时器工作,必须提供4-6低压交流电源.故缺少刻度尺和4-6低压交流电源.
(2)小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力,故可以将长木板的一端垫高平衡小车所受的摩擦力.
(3)v-W图象是曲线,不能直接判断函数关系,应进一步作出W-v2.作出功与速度平方关系的图象如图所示.
(4)因为v2-W线是过原点的直线,所以W∝v2
故答案为:(1)刻度尺、4-6低压交流电源;(2)垫高长木板的左端,平衡摩擦力;(3)作出功与速度平方关系的图象如图所示;(4)W∝v2
点评:明确实验原理是解决本题的关键,要灵活选择坐标,作出图象,直观判断结论.因此要加强基础物理知识在实验中的应用.
关闭