Question

【題目】某同學用圖甲所示裝置驗證合力做功和物體速度變化的關系。一個圓形玻璃管固定在水平桌面上,管口與桌邊齊平,管的兩側開有小縫,可以讓皮筋穿過,圖乙為俯視圖。在桌邊關于圓管對稱的位置上固定兩個釘子,纏繞在釘子上的皮筋可以把小鋼球彈出,小鋼球與圓管之間摩擦可忽略,小鋼球彈出后落在水平地面上,測出水平距離,然后用多組相同的皮筋從同一位置彈射小球,重復以上操作。

（1）除了圖示的器材以外,實驗中還需要的實驗儀器有（_____）

A.天平

B.秒表

C.拴著細線的重錘

D.刻度尺

（2）為了驗證合力做功和物體速度變化的關系,可間接測量皮筋做的功與小鋼球水平位移的數據,如下:

根據以上數據,選擇合適的物理量,標注在圖丙中的坐標軸上,并在坐標紙上作出線性圖像___.

（3）圖線的斜率k=__________,并說明表達式中各物理量的含義__________.

Answer 1

【答案】CD； mg/4h； 小球的質量m，桌面的高度h，重力加速度g；

【解析】

（1）本實驗要測量小鋼球的水平位移，需要用到重錘線確定管口在地面上的投影，以方便測量水平射程；
（2）計算出不同W對應的x2值，可以發現W與x2成正比，故以W為縱軸，以x2為橫軸，可在坐標紙上得到一條直線；
（3）根據平拋運動的規律，可以推導出平拋運動的初速度即橡皮筋做功的末速度與水平位移的關系，從而確定皮筋做功與水平位移的關系；

（1）本實驗利用平拋運動的規律測量出平拋運動的初速度，即橡皮筋做功的末速度，要測量平拋運動的初速度，需要測量小鋼球的水平射程，故需要用到重錘線確定管口在地面上的投影，以方便測量水平射程，故CD正確、AB錯誤；

（2）將皮筋做的功與測得小鋼球水平位移x以及x2的數據整理如下表所示：

從表中數據可知，皮筋做的功與成正比，故以為縱軸，以為橫軸，可在坐標紙上得到一條直線，圖象如所示：

（3）鋼球離開桌面后做平拋運動，豎直方向：，水平方向：

則：，對鋼球，由動能定理得：

則W-x2圖象的斜率：，各物理量的含義為：小球的質量m，桌面的高度h，重力加速度g。