Question

15．如图1为探究“加速度与物体受力的关系”的实验装置，在长木板上相距L=48.0m的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率．小车受到拉力的大小用拉力传感器记录：
（1）实验主要步骤如下：
①将拉力传感器固定在小车上；
②调整长木板的倾斜角度，以平衡小车受到的摩擦力，让小车在不受拉力作用时能在木板上做匀速直线运动；
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时的速度率v_A、v_B；
⑤改变所挂钩码的数量，重复④的操作．
（2）下表记录了实验测得的几组数据，△v²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=$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$，请将表中第3次的实验数据填写完整（结果保留三位有效数字）．

次数	F（N）	△v2（$\frac{{m}^{2}}{{s}^{2}}$）	a（m/s2）
1	0.60	0.77	0.80
2	1.04	1.61	1.68
3	1.42	2.34
4	2.00	3.48	3.63
5	2.62	4.65	4.84
6	3.00	5.49	5.72

（3）由表中数据在所示的坐标纸上攒点并作出a～F关系图线；
（4）对比实验结果与理论计算得到的关系图线（图2中已画出理论图线），造成上述偏差的原因是没有完全平衡摩擦力或拉力传感器读数偏大．

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：当小车做匀速直线运动时，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：$2aL={{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}$可以求出：a=$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$，
带入数据解得：a=$\frac{2.34}{2×0.48}=2.44$m/s²．
（3）根据表中数据，得出图象如图所示：

（4）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或拉力传感器读数偏大．
故答案为：（1）匀速直线；（2）$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$；2.44；（3）如图所示；（4）没有完全平衡摩擦力或拉力传感器读数偏大．

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．