Question

3．如圖甲，三個實驗場景A、B、C分別是某同學按照課本中的要求所做的“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗、“探究做功與物體速度變化的關系”實驗、“驗證機械能守恒定律”實驗．該同學正確操作獲得了一系列紙帶，但由于忘了標記，需要逐一對應分析．圖乙是該同學在實驗中獲得的一條紙帶，圖中紙帶上各點是打點計時器連續(xù)打下的點．已知所用打點計時器頻率為50Hz的交流電源．

（1）由圖乙紙帶所對應的實驗場景是B（填A、B或C）；
（2）關于以上三個實驗，下列說法正確的是：A
A．用場景A的裝置來做“研究勻變速直線運動規(guī)律”實驗，可以不平衡摩擦力
B．用場景B的裝置來做“探究做功與物體速度變化的關系”實驗，可用不同規(guī)格橡皮筋
C．用場景A的裝置，在平衡摩擦力后小車運動過程機械能守恒
C．用場景C的裝置作“驗證機械能守恒定律”的實驗，可用一般塑料物體代替重物
（3）選用場景B的裝置來做“探究功與速度變化的關系”實驗，應ABC（填字母）
A．平衡摩擦力
B．在每次改變橡皮筋條數時，從同一位置釋放小車
C．在數據處理時計算出紙帶點跡均勻一段的平均速度
D．在數據處理時計算出紙帶全段的平均速度．

Answer 1

分析 （1）結合各自裝置的實驗原理和紙帶的點跡分布，即可判定；
（2）“研究勻變速直線運動規(guī)律”實驗時，不必須平衡摩擦力；“探究功與速度變化的關系”實驗時數據處理時，應測量紙帶點跡均勻一段的平均速度，每次改變橡皮筋條數時釋放小車的位置不變；在“驗證機械能守恒定律”的實驗，應選擇體積小，密度大的物體作為重物，相對減小空氣阻力的影響；
（3）在探究橡皮筋的拉力對小車所做的功與小車速度變化的關系的實驗中應注意：n根相同橡皮筋對小車做的功就等于系一根橡皮筋時對小車做的功的n倍，這個設計很巧妙地解決了直接去測量力和計算功的困難；該實驗需要平衡摩擦力以保證動能的增量是只有橡皮筋做功而來；小車最大速度即為后來勻速運動的速度．

解答 解：（1）場景A的裝置來做“研究勻變速直線運動規(guī)律”實驗，物體做勻加速直線運動，相等時間位移差為恒量，傾角較小，加速度不會太大；
場景B的裝置來做“探究功與速度變化的關系”實驗時先做加速運動，后做勻速運動；
選用場景C的裝置作“驗證機械能守恒定律”的實驗，加速度為重力加速度，大小約為9.8m/s²，
根據紙帶上的點跡分布可知先做加速后做勻速運動，該紙帶所對應的實驗場景是B；
（2）A．選用場景A的裝置來做“研究勻變速直線運動規(guī)律”實驗時，是否受到摩擦力，與研究規(guī)律無關，因此不必須平衡摩擦力，故A正確；
B、用場景B的裝置來做“探究做功與物體速度變化的關系”實驗，必須用相同規(guī)格橡皮筋，保證橡皮筋對小車做的功成整數倍增加，故B錯誤；
C、選用場景A的裝置在平衡摩擦力后，小車運動過程中拉力做功，因此機械能不守恒，故C錯誤；
D、選用場景C的裝置作“驗證機械能守恒定律”的實驗時不能用塑料物體代替重物，空氣阻力的影響大，誤差較大，應選擇密度大，體積小的物體做實驗，故D錯誤；
故選：A
（3）ACD、當橡皮筋做功完畢小車應獲得最大速度，由于平衡了摩擦力所以小車以后要做勻速運動，相鄰兩點間的距離基本相同．所以計算小車速度應該選擇相鄰距離基本相同的若干個點作為小車的勻速運動階段，用這些點計算小車的速度，故AC正確，D錯誤；
B、實驗中改變拉力做功時，為了能定量，所以用不同條數的橡皮筋且拉到相同的長度，這樣橡皮筋對小車做的功就有倍數關系．而不需要測量出每根橡皮筋做功的數值，即不需要測量橡皮筋的伸長量．每次只要保證從同一位置由靜止釋放這樣開始時橡皮筋的形變量相同，過程中每根橡皮筋做的功就相同．故B正確；
故選：ABC
故答案為：（1）B；    （2）A；       （3）ABC．

點評 考查各實驗的原理，掌握根據實驗中摩擦力對結果是否有影響，從而確定是否要平衡摩擦力，理解探究功與速度變化的關系實驗中，改變橡皮筋條數與做功的多少關系，及注意求解速度的方法，區(qū)別理論推導與實驗驗證，這是一道考查探究功與速度變化的關系的基礎題，是一道容易出錯的題目．同學們在學習中應注意實驗的細節(jié)．