Question

15．在用DIS研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图（a）所示的实验装置．重物通过滑轮用细线拉小车，位移传感器（发射器）随小车一起沿倾斜轨道运动，位移传感器（接收器）固定在轨道一端．实验时将重物的重力作为拉力F，改变重物重力重复实验四次，列表记录四组数据：

a/m•s-2	2.01	2.98	4.02	5.01
F/N	1.00	2.00	3.00	4.00

（1）在图（c）所示的坐标纸上作出小车加速度a随拉力F变化的图线；
（2）从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处；
（3）如果实验时，在小车和重物之间接一不计质量的微型力传感器来测量拉力F，实验装置如图（b）所示，从理论上分析，该实验图线的斜率将变大．（填“变大”、“变小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）根据所提供数据采用描点法可正确画出加速度a和拉力F的关系图线．
（2）根据所画图象可得出正确结果．
（3）根据牛顿第二定律，得出图线斜率表示的物理意义，从而判断图线斜率的意义．

解答 解：（1）根据所给数据，画出小车加速度a和拉力F的关系图线如下图所示：

（2）由图象可知，当小车拉力为零时，已经产生了加速度，故在操作过程中斜面的倾角过大，平衡摩擦力过度．
（3）根据牛顿第二定律得，a=$\frac{F}{m}$，知图线的斜率表示质量的倒数．
挂重物时，a=$\frac{mg}{M+m}$，图线的斜率表示系统质量的倒数，用力传感器时，加速度a=$\frac{F}{M}$．
图线的斜率表示小车质量M的倒数，可知图线的斜率变大．
故答案为：（1）如图所示：；
（2）轨道倾角过大（或平衡摩擦力过度）；
（3）变大．

点评 实验装置虽然有所变动，但是实验原理、实验方法、操作细节等是一样的，故任何实验明确实验原理是解答实验的关键．