Question

16．现要用如图1所示的装置探究“加速度与物体受力的关系”．小车所受拉力和及其速度可分别由拉力传感器和速度传感器记录下来．速度传感器安装在距离L=48.0cm的长木板的A、B两点．

（1）实验主要步骤如下：
①将拉力传感器固定在小车上；
②平衡摩擦力，让小车在没有拉力作用时能做匀速直线运动；
③把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；
④接通电源后自C点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率v_A、v_B；
⑤改变所挂钩码的数量，重复④的操作．
（2）下表中记录了实验测得的几组数据，v_B²-v_A²是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式a=$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$．表中的第3次实验数据应该为a=2.44m/s²（结果保留三位有效数字）．

次数	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）如图2所示的坐标纸上已经绘出了理论上的a-F图象．请根据表中数据，在坐标纸上作出由实验测得的a-F图线．
（4）对比实验结果与理论计算得到的两个关系图线，分析造成上述偏差的主要原因是没有完全平衡摩擦力．

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来平衡摩擦力，若物体能匀速运动则说明恰好平衡了摩擦力；
（2）根据运动学公式中速度和位移的关系可以写出正确的表达式；
（3）利用描点法可正确画出图象；
（4）对比实际与理论图象可知，有外力时还没有加速度，由此可得出产生偏差原因

解答 解：（1）根据平衡状态的特点可知，让小车在没有拉力作用时能做匀速直线运动，说明摩擦力已经被平衡．
（2）根据匀变速直线运动的位移与速度公式：${{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}=2aL$，解得a=$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$．代入数据解得a=$\frac{2.34}{2×0.48}=2.44m/{s}^{2}$．
（3、4）a-F图线如图所示，对比图象可知，实际图象没有过原点而是和横坐标有交点，造成原因为没有完全平衡摩擦力．
故答案为：（1）匀速直线；（2）$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$，2.44；（3）如图；（4）没有完全平衡摩擦力．

点评 明确实验原理，正确进行误差分析和数据处理是对学生学习实验的基本要求，要加强这方面的训练，难度适中．