Question

13．現(xiàn)要用如圖1所示的裝置探究“加速度與物體受力的關(guān)系”．小車所受拉力和及其速度可分別由拉力傳感器和速度傳感器記錄下來(lái)．速度傳感器安裝在距離L=48.0cm的長(zhǎng)木板的A、B兩點(diǎn)．

（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(méi)有拉力作用時(shí)能做運(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）下表中記錄了實(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=．表中的第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)該為a=m/s²（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．
（3）如圖2所示的坐標(biāo)紙上已經(jīng)繪出了理論上的a-F圖象．請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的a-F圖線．

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

（4）對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的兩個(gè)關(guān)系圖線，分析造成上述偏差的主要原因是沒(méi)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(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(xiě)出正確的表達(dá)式；
（3）利用描點(diǎn)法可正確畫(huà)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)的位移與速度公式有：v²-v₀²=2as可知加速度為：a=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$，根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解得：a=2.44m/s²．
（3）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后作出圖象如圖所示：

（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)，造成原因是因?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）$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$；2.44；（3）圖象如圖所示；（4）沒(méi)有完全平衡摩擦力．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等問(wèn)題；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，要加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練．