Question

20．现用如图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：
A．将拉力传感器固定在小车上；
B．平衡摩擦力，让小车在没有拉力作用时能做匀速直线运动；
C．把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与轻质小盘（盘中放置砝码）相连；
D．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；
E．改变小盘中砝码的数量，重复D的操作．
请将以上实验步骤补充完整．由以上实验可得出加速度的表达式a=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$．
（2）某同学用描点法根据实验所得数据，在坐标纸上作出了由实验测得的a-F图线，可能是如图2的哪些图象．AB．

Answer 1

分析 （1）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，
（2）根据匀变速直线运动的速度位移公式求出小车的加速度
（3）小车质量不变时，加速度与拉力成正比，对a-F图来说，图象的斜率表示小车质量的倒数．

解答 解：（1）实验中探究合外力和加速度、质量之间关系，摩擦力无法测量，通过调节斜面高度平衡摩擦力，让小车达到匀速下滑的目的．
（2）由题意可知，已知初末速度及位移，则由速度和位移关系v²-v₀²=2ax可求得加速度 $a=\frac{v_B^2-v_A^2}{2L}$；
（3）小车质量不变时，加速度与拉力成正比，所以a-F图象是一条倾斜的直线，故A正确，由实验装置可知，如果实验前没有平衡摩擦力，则画出的a-F图象在F轴上有截距，故B正确．
故答案为：（1）平衡摩擦力   匀速直线运动   $\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$
（2）AB

点评 本题实验源于课本，但是又不同于课本，这是物理实验的基础．处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项．