Question

5．如圖1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，在長木板上相距L=48.0cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個速度傳感器，分別記錄小車到達(dá)A、B時的速率．

（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，讓小車在沒有拉力作用時能向左做勻速直線運(yùn)動；
③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；
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)測得的幾組數(shù)據(jù)，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(dá)式a=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$，請將表中第3次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫完整（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；

次數(shù)	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）本實(shí)驗(yàn)是否要求鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)的小于小車的質(zhì)量？不需要（選填：需要或不需要）；由表中數(shù)據(jù)，已在圖2坐標(biāo)紙上作出a～F關(guān)系圖線如圖，同時作出理論計算得出的關(guān)系圖線；對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論圖線，造成上述偏差的原因是有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

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(yùn)動則說明恰好平衡了摩擦力；
（2）根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式中速度和位移的關(guān)系可以寫出加速度的表達(dá)式；
（3）對比實(shí)際與理論圖象可知，有外力時還沒有加速度，由此可得出產(chǎn)生偏差原因．

解答 解：（1）②根據(jù)平衡狀態(tài)的特點(diǎn)可知道當(dāng)小車做勻速直線運(yùn)動時，說明摩擦力已經(jīng)被重力的下滑分力平衡．
（2）由勻變速直線運(yùn)動的速度位移公式得：v_B²-v_A²=2aL，解得：a=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$，由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：a₃=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$=$\frac{2.34}{2×0.48}$≈2.44m/s²．
（3）小車受到的拉力可以由傳感器測出，實(shí)驗(yàn)不需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)的小于小車的質(zhì)量；
對比圖象可知，實(shí)際圖象沒有過原點(diǎn)而是和橫坐標(biāo)有交點(diǎn)，造成原因?yàn)闆]有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案為：（1）②勻速直線；（2）$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$，2.44；（3）不需要；有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵要明確實(shí)驗(yàn)原理，正確進(jìn)行誤差分析和數(shù)據(jù)處理是對學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的基本要求，掌握運(yùn)動學(xué)公式中速度和位移的關(guān)系，要加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練．