Question

20．現(xiàn)用如圖1所示的裝置探究“加速度與物體受力的關(guān)系”．小車所受拉力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(diǎn)．

（1）實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：
A．將拉力傳感器固定在小車上；
B．平衡摩擦力，讓小車在沒有拉力作用時能做勻速直線運(yùn)動；
C．把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與輕質(zhì)小盤（盤中放置砝碼）相連；
D．接通電源后自C點(diǎn)釋放小車，小車在細(xì)線拉動下運(yùn)動，記錄細(xì)線拉力F的大小及小車分別到達(dá)A、B時的速率V_A、V_B；
E．改變小盤中砝碼的數(shù)量，重復(fù)D的操作．
請將以上實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整．由以上實(shí)驗(yàn)可得出加速度的表達(dá)式a=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$．
（2）某同學(xué)用描點(diǎn)法根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出了由實(shí)驗(yàn)測得的a-F圖線，可能是如圖2的哪些圖象．AB．

Answer 1

分析 （1）解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的速度位移公式求出小車的加速度
（3）小車質(zhì)量不變時，加速度與拉力成正比，對a-F圖來說，圖象的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù)．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中探究合外力和加速度、質(zhì)量之間關(guān)系，摩擦力無法測量，通過調(diào)節(jié)斜面高度平衡摩擦力，讓小車達(dá)到勻速下滑的目的．
（2）由題意可知，已知初末速度及位移，則由速度和位移關(guān)系v²-v₀²=2ax可求得加速度 $a=\frac{v_B^2-v_A^2}{2L}$；
（3）小車質(zhì)量不變時，加速度與拉力成正比，所以a-F圖象是一條傾斜的直線，故A正確，由實(shí)驗(yàn)裝置可知，如果實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力，則畫出的a-F圖象在F軸上有截距，故B正確．
故答案為：（1）平衡摩擦力   勻速直線運(yùn)動   $\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$
（2）AB

點(diǎn)評 本題實(shí)驗(yàn)源于課本，但是又不同于課本，這是物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)．處理實(shí)驗(yàn)時一定要找出實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項(xiàng)．