Question

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．实验中把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/ms-2	2.01	2.98	4.02	6.00
F/N	1.00	2.00	3.00	5.00

（1）F/N实验中使用位移传感器和计算机，可以便捷地获取信息和处 理信息，所获取的信息是

 

；
（2）在坐标纸上作出小车加速度a和拉力F的关系图线；
（3）从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是：

 

（4）如果实验时，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，如图（b）所示．从理论上分析，该实验图线的斜率将

 

．（填“变大”，“变小”，“不变”）

Answer 1

分析：本题（1）的关键是明确位移传感器的含义及使用方法；（3）题的关键是明确该实验需要平衡摩擦力，否则作出的a-F图象将不过原点，注意纵轴截距与横轴截距的含义；（4）题的关键是分别对小车和重物列出牛顿第二定律方程，写出a与mg的函数方程，然后再根据斜率的概念讨论即可．

解答：解：（1）位移传感器是专门用来测量位移的仪器，所以使用位移传感器和计算机，所获得的信息是在连续相等时间内的位移．
   （2）a-F图象如图所示

  （3）由图象可知，当=0时，a大于0，说明小车会加速运动，表明在平衡摩擦力时倾角过大．
    （4）根据牛顿第二定律可知，对小车应有F=Ma，即a=

F

M

=

1

M

F，此时a-F图象的斜率为k=

1

M

再对重物应有mg-F=ma，联立可得a=

mg

M+m

，若把mg当做F，则应有a=

1

M+m

F，此时a-F图象实际斜率为k′=

1

M+m

，所以k＞k′，
所以图象的斜率大于实际的斜率，即斜率变大．
故答案为（1）在连续相等时间内的位移
        （2）如图
        （3）平衡摩擦力时倾角过大
        （4）大于

点评：关于牛顿第二定律实验要明确以下几点：①为什么要求平衡摩擦力；②为什么要求重物质量m＜＜小车质量M；图象不过原点与弯曲的原因是什么．