Question

5．某同學用如圖所示的實驗裝置探究合外力對小車所做功與它動能變化的關系．圖中A為小車，連接在小車后面的紙帶穿過打點計時器B的限位孔，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，C為彈簧測力計，不計繩與滑輪的摩擦．實驗時，先接通電源再松開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點．

①該同學在一條比較理想的紙帶上，從點跡清楚的某點開始記為O點，順次選取5個點，分別測量這5個點到O之間的距離，并計算出它們與O點之間的速度平方差△v²（△v²=v²-v₀²），填入下表：

點跡	s/cm	△v 2/m2•s-2
O	/	/
1	1.60	0.04
2	3.60	0.09
3	6.00	0.15
4	7.00	0.18
5	9.20	0.23

請以△v²為縱坐標，以s為橫坐標在方格紙中作出△v²-s圖象．若測出小車質量為0.2kg，結合圖象可求得小車所受合外力的大小為0.24N．
②實驗中該同學發(fā)現(xiàn)測力計讀數(shù)大于通過計算得到的小車所受的合外力，明顯超出實驗誤差的正常范圍．你認為主要原因是沒有平衡摩擦力．

Answer 1

分析 ①根據(jù)圖象用直線將點相連，誤差較大的點舍去；結合動能定理的表達式分析圖象的可得出圖象中有關合外力表達式；
②實驗中將拉力作為了合力，但若不平衡摩擦力，則會造成較大的誤差．

解答 解：①根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標系內描出對應點，根據(jù)描出的點作出圖象如圖所示：

由動能定理可得：W=Fx=$\frac{1}{2}$mv²-$\frac{1}{2}$mv₀²=$\frac{1}{2}$m（v²-v₀²），
整理得：△v²=$\frac{2F}{m}$，圖象的斜率：k=$\frac{2F}{m}$=$\frac{0.24}{10×1{0}^{-2}}$=2.4，合外力：F=$\frac{1}{2}$mk=$\frac{1}{2}$×0.2×2.4=0.24N；
②實驗中是將物體的重力充當了小車的拉力，由于小車受到桌面的摩擦力，故會使合力小于物體的重力，造成較大的誤差．
故答案為：①圖象如圖所示；0.24； ②沒有平衡摩擦力．

點評 對于實驗的考查應要注意實驗的原理，通過原理體會實驗中的數(shù)據(jù)處理方法及儀器的選擇；有條件的最好親手做一下實驗．