Question

20．如圖為用拉力傳感器和速度傳感器探究“加速度與物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小，在長(zhǎng)木板上相距L=48.0cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，分別記錄小車到達(dá)A、B時(shí)的速率．

（1）實(shí)驗(yàn)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，讓小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
③把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過(guò)定滑輪與鉤碼相連；
④接通電源后自C點(diǎn)釋放小車，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力F的大小及小車分別到達(dá)A、B時(shí)的速率v_A、v_B；
⑤改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)④的操作．
（2）表中記錄了實(shí)驗(yàn)測(cè)得的幾組數(shù)據(jù)，v_B²-v_A²是兩個(gè)速度傳感器記錄速率的平方差，則加速度的表達(dá)式a=$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$

序號(hào)	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	2.31
4	2.62	4.65	4.84
5	3.00	5.49	5.72

（3）由表中數(shù)據(jù)，在圖中的坐標(biāo)紙上作出a～F關(guān)系圖線；
（4）對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的關(guān)系圖線（圖中已畫出理論圖線），造成上述偏差的原因是沒(méi)有完全平衡摩擦力或拉力傳感器讀數(shù)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來(lái)平衡摩擦力，若物體能勻速運(yùn)動(dòng)則說(shuō)明恰好平衡了摩擦力；
（2）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式中速度和位移的關(guān)系可以寫出正確的表達(dá)式；
（3）利用描點(diǎn)法可正確畫出圖象；
（4）對(duì)比實(shí)際與理論圖象可知，有外力時(shí)還沒(méi)有加速度，由此可得出產(chǎn)生偏差原因．

解答 解：（1）根據(jù)平衡狀態(tài)的特點(diǎn)可知知道當(dāng)小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，說(shuō)明摩擦力已經(jīng)被平衡．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與速度公式：${v}^{2}-{{v}_{0}}^{2}=2ax$
可以求出：$a=\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$，帶入數(shù)據(jù)解得：a=2.41m/s²．
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，得出圖象如圖所示：

（4）對(duì)比圖象可知，實(shí)際圖象沒(méi)有過(guò)原點(diǎn)而是和橫坐標(biāo)有交點(diǎn)，造成原因?yàn)闆](méi)有完全平衡摩擦力或拉力傳感器讀數(shù)偏大．
故答案為：（1）勻速直線；（2）$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$；2.41；（3）如圖所示；（4）沒(méi)有完全平衡摩擦力或拉力傳感器讀數(shù)偏大

點(diǎn)評(píng) 明確實(shí)驗(yàn)原理，正確進(jìn)行誤差分析和數(shù)據(jù)處理是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的基本要求，同時(shí)掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)基本公式的應(yīng)用，要加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練．