Question

19．如圖1為用拉力傳感器和速度傳感器探究“加速度與物體受力的關系”實驗裝置．用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小，在長木板上相距L=48.0cm的A、B兩點各安裝一個速度傳感器，分別記錄小車到達A、B時的速率．

（1）實驗主要步驟如下：
①將拉力傳感器固定在小車上；
②平衡摩擦力，讓小車做勻速直線運動；
③把細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點釋放小車，小車在細線拉動下運動，記錄細線拉力F的大小及小車分別到達A、B時的速率v_A、v_B；
⑤改變所掛鉤碼的數量，重復④的操作．
（2）下表中記錄了實驗測得的幾組數據，v_B²-v_A²是兩個速度傳感器記錄速率的平方差，則加速度的表達式a=$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$，請將表中第3次的實驗數據填寫完整（結果保留三位有效數字）；

次數	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
4	2.62	4.65	4.84
5	3.00	5.49	5.72

（3）由表中數據，在圖2坐標紙上作出a～F關系圖線；
（4）對比實驗結果與理論計算得到的關系圖線（圖中已畫出理論圖線），造成上述偏差的原因是沒有完全平衡摩擦力或拉力傳感器讀數偏大．

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，若物體能勻速運動則說明恰好平衡了摩擦力；
（2）根據運動學公式中速度和位移的關系可以寫出正確的表達式；
（3）利用描點法可正確畫出圖象；
（4）對比實際與理論圖象可知，有外力時還沒有加速度，由此可得出產生偏差原因．

解答 解：（1）平衡摩擦力時，輕推小車，讓小車做勻速直線運動即可．
（2）根據勻變速直線運動的速度位移公式得，a=$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$，代入數據解得a=$\frac{2.34}{2×0.48}$=2.44m/s²．
（3）根據表格中的數據描點作圖，如圖所示．
（4）對比圖象可知，實際圖象沒有過原點而是和橫坐標有交點，造成原因為沒有完全平衡摩擦力或拉力傳感器讀數偏大．
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或拉力傳感器讀數偏大．

點評 明確實驗原理，正確進行誤差分析和數據處理是對學生學習實驗的基本要求，同時掌握勻變速直線運動基本公式的應用，要加強這方面的訓練．