Question

16．現要用如圖1所示的裝置探究“加速度與物體受力的關系”．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．

（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，讓小車在沒有拉力作用時能做勻速直線運動；
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=$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$．表中的第3次實驗數據應該為a=2.44m/s²（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	2.44
4	2.62	4.65	4.84
5	3.00	5.49	5.72

（3）如圖2所示的坐標紙上已經繪出了理論上的a-F圖象．請根據表中數據，在坐標紙上作出由實驗測得的a-F圖線．
（4）對比實驗結果與理論計算得到的兩個關系圖線，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）根據平衡狀態(tài)的特點可知，讓小車在沒有拉力作用時能做勻速直線運動，說明摩擦力已經被平衡．
（2）根據勻變速直線運動的位移與速度公式：${{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}=2aL$，解得a=$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$．代入數據解得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．
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，要加強這方面的訓練，難度適中．