Question

15．某同學用如圖甲所示的實驗裝置探究小車動能變化與合外力對它所做功的關系．圖中A為小車，連接在小車后面的紙帶穿過打點計時器B的限位孔，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，C為彈簧測力計，不計繩與滑輪的摩擦．實驗時，先接通電源再松開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點．

該同學在一條比較理想的紙帶上，依次選取0、1、2、3、4、5共六個計數(shù)點，分別測量后5個計數(shù)點與計數(shù)點0之間的距離，并計算出它們與0點之間的速度平方差△v²=（△v²=v²-v₀²），填入表：

計數(shù)點	s/cm	△v2/m2•s-2
計數(shù)點0	/	/
1	1.60	0.04
2	3.60	0.09
3	6.00	0.15
4	7.00	0.19
5	9.20	0.23

并以△v²為縱坐標，以s為橫坐標在方格紙中標出了四個數(shù)據(jù)點．
①請將所缺的一個數(shù)據(jù)點用“×”標識出來，并作出△v²-s圖象．
②若測出小車質(zhì)量為0.2kg，結合圖象可求得小車所受合外力的大小為0.25N．
③該同學通過計算發(fā)現(xiàn)小車所受合外力小于測力計讀數(shù)，明顯超出實驗誤差的正常范圍．你認為主要原因是未平衡摩擦力．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象用直線將點相連，誤差較大的點舍去；結合動能定理的表達式分析圖象的可得出圖象中有關合外力表達式；
（2）實驗中將拉力作為了合力，但若不平衡摩擦力，則會造成較大的誤差．

解答 解：（1）根據(jù)描點法作出圖象，如圖所示：
由動能定理可得：W=Fx=$\frac{1}{2}$mv²-$\frac{1}{2}$mv₀²=$\frac{1}{2}$m（v²-v₀²）
△v²=$\frac{2F}{m}x$
則可知圖象的斜率等于$\frac{2F}{m}$，由圖可知，圖象的斜率為2.5；合外力F=0.25N；
（2）實驗中是將物體的重力充當了小車的拉力，由于小車受到桌面的摩擦力，故會使合力小于物體的重力，造成較大的誤差，故應未平衡摩擦力（或小車受到的摩擦阻力的影響）．措施是把木板不帶定滑輪的那一端適當墊高，以平衡摩擦力．
故答案為：（1）0.25；（2）未平衡摩擦力；

點評 對于實驗的考查應要注意實驗的原理，通過原理體會實驗中的數(shù)據(jù)處理方法及儀器的選擇；有條件的最好親手做一下實驗．