Question

（1）如圖1所示的實驗裝置，可用于探究力對靜止物體做功與物體獲得的速度的關系．
①選用同樣的橡皮筋，每次在同一位置釋放小車，如果用1條橡皮筋進行實驗時，橡皮筋對小車做的功為W；用3條橡皮筋進行實驗時，橡皮筋對小車做的功為______．
②小車運動中會受到摩擦阻力，在實驗中應如何操作以消除這種影響______．
（2）某同學在驗證機械能守恒定律的實驗中，使重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖2所示．O為紙帶下落的起始點，A、B、C為紙帶上選取的三個連續點．已知實驗中所用重物的質量m=2kg，打點計時器每隔T=0.02s打一個點，當地的重力加速度為g=9.8m/s²．
①根據圖2可知，記錄B點時，重物的速度v_B=______m/s，重物動能E_kB=______J．從開始下落到至B點，重物的重力勢能減少量是______J（以上三空均保留三位有效數字），由此可得到的結論是______．
②該同學進一步分析發現重物動能的增量略小于重力勢能減少量，則造成這種現象的原因可能是______．
③根據紙帶算出相關各點的速度v，量出下落距離h，則以

v2

2

為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應是圖3中的______．
④若該同學不慎將上述紙帶從OA之間扯斷，他僅利用A點之后的紙帶能否實現驗證機械能守恒定律的目的？______．（填“能”或“不能”）

Answer 1

（1）①橡皮筋伸長量按倍數增加時，功并不簡單地按倍數增加，變力功一時無法確切測算．因此我們要設法回避求變力做功的具體數值，可以用一根橡皮筋做功記為W，用兩根橡皮筋做功記為2W，用三根橡皮筋做功記為3W…，從而回避了直接求功的困難．
②小車運動中會受到阻力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分量平衡摩擦力，摩擦力包括紙帶受到的摩擦和長木板的摩擦；
在實驗中應如何操作以消除這種影響應使木板適當傾斜，直到在無橡皮筋時木板能夠勻速下滑．
（2）①利用勻變速直線運動的推論
v_B=

xAC

tAC

=

23.23-15.55

2×0.02

×10^-2=1.92m/s
E_kB=

1

2

mv_B²=

1

2

×2×（1.92）² J=3.69J
動能增加量△E_k=E_kB-0=3.69J
重力勢能減小量△E_p=mgh=2.0×9.8×0.1920J=3.76 J．
②重物重力勢能減少量總是大于動能增加量，原因是下落過程中需克服（限位孔對紙帶的阻力及空氣）阻力做功．
③利用

1

2

v²-h圖線處理數據，從理論角度物體自由下落過程中機械能守恒可以得出：
mgh=

1

2

mv²，即

1

2

v²=gh
所以以

1

2

v²為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應是過原點的傾斜直線，也就是圖中的C．
④根據mgh=

1

2

mv₂²-

1

2

mv₁²可知，可以利用A點之后的紙帶驗證機械能守恒，即能實現．
故答案為：（1）①3W；②將木板的一段墊高，使其傾斜，直到在無橡皮筋時木板能夠勻速下滑；
（2）①1.92；3.69；3.76；在誤差允許范圍內，重物機械能守恒；②紙帶與打點計時器限位孔之間的摩擦力做功；③C；④能．