Question

17．小明買了一個玩具電動車，他向測出該玩具電動車牽引力的功率，給你一只彈簧測力計、一把刻度尺、足夠長的紙帶若干條、滴墨水裝置一個（一種由靜脈輸液器改裝的裝置，已知每隔相等的時間t′滴一滴墨水），請你利用這些儀器，測出該玩具電動車的牽引力的功率．
要求：（1）寫出操作步驟；
（2）推導(dǎo)出測量該車的牽引力功率的數(shù)學(xué)表達式．（設(shè)玩具電動車開動時做勻速直線運動，滴墨水裝置可固定在車上且該裝置重量不計．）

Answer 1

分析 根據(jù)實驗的目的與所給出的器材，我們可考慮的基本思路是利用功率的公式做為基本原理，P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，這里需要測量牽引力F的大小和小車運動的速度v．再按這一思路，利用現(xiàn)有器材進行設(shè)計．

解答 解：（1）操作步驟：
①將滴墨水裝置固定在玩具車上，將玩具車放在紙帶上，玩具車在紙帶上做勻速直線運動，會在紙帶上留下一系列墨水“滴痕”，由于滴墨水裝置每隔相等的時間t滴一滴墨水，表明紙帶上任意相鄰兩個“滴痕”的時間間隔為t，算出n個“滴痕”間的時間t_s；（n個“滴痕”間的間隔應(yīng)為n-1）
②用刻度尺測出上述n個“滴痕”間的距離s；
③關(guān)閉玩具電動車的開關(guān)，用彈簧測力計在紙帶上拉動小車，使小車運動時在紙帶上留下的“滴痕”與先前一致，記錄此時的拉力F；
④用公式算出牽引力功率P．
（2）表達式推導(dǎo)：
t_s=（n-1）t，
v=$\frac{s}{{t}_{s}}$=$\frac{s}{（n-1）t}$，
P=Fv=$\frac{Fs}{（n-1）t}$．

點評 解決這一問題的關(guān)鍵是確定實驗原理，再根據(jù)原理確定需要測量的量是什么．在這里牽引力的大小是通過兩次等效實驗來得出的，而速度則是通過借助滴墨水裝置來測量，非常值得我們學(xué)習(xí)和借鑒．