Question

18．如图1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拉力的大小，在长木板上相距L=48.0cm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．

（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）下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=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$，（用字母L V_A V_B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）由表中数据，在图2坐标纸上作出a～F关系图线；
（4）对比实验结果与理论计算得到的关系图线（图中已画出理论图线），造成上述偏差的原因是没有完全平衡摩擦力或拉力传感器读数偏大．

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正确的表达式；
（3）利用描点法可正确画出图象；
（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）根据平衡状态的特点可知知道当小车做匀速直线运动时，说明摩擦力已经被平衡．
（2）根据匀变速直线运动的位移与速度公式：v²-v₀²=2ax
可以求出：a=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$，带入数据解得：a=2.41m/s²．
（3）根据表中数据，得出图象如图所示：

（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）$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$；2.41；（3）如上图所示；（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，同时掌握匀变速直线运动基本公式的应用，要加强这方面的训练．