Question

16．現(xiàn)要用如圖1所示的裝置探究“加速度與物體受力的關(guān)系”．小車所受拉力和及其速度可分別由拉力傳感器和速度傳感器記錄下來．速度傳感器安裝在距離L=48.0cm的長木板的A、B兩點(diǎn)．

（1）實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：
①將拉力傳感器固定在小車上；
②平衡摩擦力，讓小車在沒有拉力作用時能做勻速直線運(yùn)動；
③把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；
④接通電源后自C點(diǎn)釋放小車，小車在細(xì)線拉動下運(yùn)動，記錄細(xì)線拉力F的大小及小車分別到達(dá)A、B時的速率v_A、v_B；
⑤改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)④的操作．
（2）下表中記錄了實(shí)驗(yàn)測得的幾組數(shù)據(jù)，v_B²-v_A²是兩個速度傳感器記錄速率的平方差，則加速度的表達(dá)式a=$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$．表中的第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)該為a=2.44m/s²（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．

次數(shù)	F（N）	vB2-vA2（m2/s2）	a（m/s2）
1	0.60	0.77	0.80
2	1.04	1.61	1.68
3	1.42	2.34	2.44
4	2.62	4.65	4.84
5	3.00	5.49	5.72

（3）如圖2所示的坐標(biāo)紙上已經(jīng)繪出了理論上的a-F圖象．請根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出由實(shí)驗(yàn)測得的a-F圖線．
（4）對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計算得到的兩個關(guān)系圖線，分析造成上述偏差的主要原因是沒有完全平衡摩擦力．

Answer 1

分析 （1）注意平衡摩擦力的原理，利用重力沿斜面的分力來平衡摩擦力，若物體能勻速運(yùn)動則說明恰好平衡了摩擦力；
（2）根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式中速度和位移的關(guān)系可以寫出正確的表達(dá)式；
（3）利用描點(diǎn)法可正確畫出圖象；
（4）對比實(shí)際與理論圖象可知，有外力時還沒有加速度，由此可得出產(chǎn)生偏差原因

解答 解：（1）根據(jù)平衡狀態(tài)的特點(diǎn)可知，讓小車在沒有拉力作用時能做勻速直線運(yùn)動，說明摩擦力已經(jīng)被平衡．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的位移與速度公式：${{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}=2aL$，解得a=$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$．代入數(shù)據(jù)解得a=$\frac{2.34}{2×0.48}=2.44m/{s}^{2}$．
（3、4）a-F圖線如圖所示，對比圖象可知，實(shí)際圖象沒有過原點(diǎn)而是和橫坐標(biāo)有交點(diǎn)，造成原因?yàn)闆]有完全平衡摩擦力．
故答案為：（1）勻速直線；（2）$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$，2.44；（3）如圖；（4）沒有完全平衡摩擦力．

點(diǎn)評 明確實(shí)驗(yàn)原理，正確進(jìn)行誤差分析和數(shù)據(jù)處理是對學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的基本要求，要加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練，難度適中．