Question

3．为了探究物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图1所示的器材，A为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上，C为弹簧测力计，不计绳与滑轮的摩擦实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点．
（1）该同学在一条比较理想的纸带上，从点迹清楚的某点开始记为0点，顺次选取5个点，分别测量这5个点到0之间的距离，并计算出它们与0点之间的速度平方差△v²（△v²=v²-v₀²），填入表：

点迹	s/cm	△v 2/m2•s-2
0	/	/
1	1.60	0.04
2	3.60	0.09
3	6.00	0.15
4	7.00	0.18
5	9.20	0.23

请以△v²为纵坐标，以s为横坐标在图2方格纸中作出△v²-s图象．
（2）若测出小车质量为0.2kg，结合图象可求得小车所受合外力的大小为0.25N．
（3）若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数，明显超出实验误差的正常范围，你认为主要原因是未平衡摩擦力．

Answer 1

分析 （1）由图中数据描点可以做出图象．
（2）根据图象用直线将点相连，误差较大的点舍去；结合动能定理的表达式分析图象的可得出图象中有关合外力表达式；
（3）实验中将拉力作为了合力，但若不平衡摩擦力，则会造成较大的误差．

解答 解：（1）根据描点法作出图象，如图所示：
（2）由动能定理可得：W=Fx=$\frac{1}{2}$mv²-$\frac{1}{2}$mv₀²=$\frac{1}{2}$m（v²-v₀²），
△v²=$\frac{2F}{m}$x，则可知图象的斜率等于$\frac{2F}{m}$，由图可知，图象的斜率为2.5；合外力F=0.25N；
（3）实验中是将物体的重力充当了小车的拉力，由于小车受到桌面的摩擦力，故会使合力小于物体的重力，造成较大的误差，故应未平衡摩擦力（或小车受到的摩擦阻力的影响）．措施是把木板不带定滑轮的那一端适当垫高，以平衡摩擦力．
故答案为：（1）如图所示；（2）0.25；（3）未平衡摩擦力；

点评 对于实验的考查应要注意实验的原理，通过原理体会实验中的数据处理方法及仪器的选择；有条件的最好亲手做一下实验．