Question

7．如图甲所示为用拉力传感器和速度传感器“探究加速度与物体受力的关系”实验装置．用拉力传感器记录小车受到的拉力大小，在长木板上的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率，A、B相距L=48.0cm．

（1）实验主要步骤如下：
①将拉力传感器固定在小车上；
②平衡摩擦力，让小车在没有拉力作用时能做匀速直线运动；
③把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；
④接通电源后自C点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率v_A、v_B
⑤改变所挂钩码的数量，重复④的操作．
（2）表中记录了实验测得的几组数据，v_B²-v_A²是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式a=$\frac{{{v}_{B}^{2}-v}_{A}^{2}}{2L}$（用题中已知的符号表示），请将表中第3次的实验数据填写完整（结果保留三位有效数字）；

次数	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
4	2.62	4.65	4.84
5	3.00	5.49	5.72

（3）由实验数据，得出a-F关系图线和理论图线如图乙，对比两图线，造成上述偏差的原因是没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来平衡摩擦力，若物体能匀速运动则说明恰好平衡了摩擦力；
②根据运动学公式中速度和位移的关系可以写出加速度的表达式；
③对比实际与理论图象可知，有外力时还没有加速度，由此可得出产生偏差原因．

解答 解：（1）根据平衡状态的特点可知道当小车做匀速直线运动时，说明摩擦力已经被重力的下滑分力平衡．
（2）根据匀变速直线运动的位移与速度公式：v²-${v}_{0}^{2}$=2as可以求出：
a=$\frac{{{v}_{B}^{2}-v}_{A}^{2}}{2L}$，
代入数据解得：a=2.44m/s²．
（3）对比图象可知，实际图象没有过原点而是和横坐标有交点，造成原因为没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案为：
（1）匀速直线
（2）$\frac{{{v}_{B}^{2}-v}_{A}^{2}}{2L}$，2.44
（3）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

点评 本题关键要明确实验原理，正确进行误差分析和数据处理是对学生学习实验的基本要求，掌握运动学公式中速度和位移的关系，要加强这方面的训练．