题目内容

1.用拉力传感器和速度传感器“探究加速度a与物体受力F的关系”的实验装置示意图如图1所示,实验中用拉力传感器记录小车所受拉力大小,在长木板上相距L=48.0cm的A、B两个位置分别安装速度传感器1和2,用以记录小车到达A、B两位置时的速率.

(1)实验主要步骤如下:
①将拉力传感器固定在小车上;
②调整长木板的倾角角度,以平衡小车受到的摩擦力,在不挂钩码的情况下,轻推小车,看小车是否做匀速直线运动;
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O点静止释放小车,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vA、vB;
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,(vB2-vA2)是两个速度传感器记录速率的平方差,用本题中设定的物理量表述加速度,其表达式a=$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$.
次数F(N) (vB2-vA2)(m2/s2)a(m/s2)
10.600.770.80
21.041.611.68
31.422.34 2.44
42.624.654.84
53.005.495.72
(3)请根据表中提供的数据,在如图2“a-F”坐标系中描点作图,作出“a-F”图象.
(4)从理论上来看“a-F”图象是过原点的一条直线,本次实验得到的图线却不过坐标原点,其中原因是没有完全平衡摩擦力或拉力传感器读数偏大.

分析 (1)②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)根据位移与速度的关系${{v}_{t}}^{2}-{{v}_{0}}^{2}$=2as可求出物体的加速度表达式,根据表达式即可求出第三次物体加速度;
(3)在图中描绘出表中各点,然后用平滑直线将各点连接即可.
(4)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)只要小车做匀速直线运动,那么小车沿斜面重力的分力就和摩擦力等大反向.
(2)根据匀变速直线运动的位移与速度公式${{v}_{t}}^{2}-{{v}_{0}}^{2}$=2as可求出:a=$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$.
(3)根据表中数据,得出图象如图所受.

(4)对比图象可知,实际图象没有过原点而是和横坐标有交点,造成原因为没有完全平衡摩擦力或拉力传感器读数偏大.
故答案为:(1)匀速直线;(2)$\frac{{{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}}{2L}$(3)如图所示;(4)没有完全平衡摩擦力或拉力传感器读数偏大.

点评 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,要加强这方面的训练.

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