Question

15．某同学用如图甲所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系．图中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．

该同学在一条比较理想的纸带上，依次选取0、1、2、3、4、5共六个计数点，分别测量后5个计数点与计数点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：

计数点	s/cm	△v2/m2•s-2
计数点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为纵坐标，以s为横坐标在方格纸中标出了四个数据点．
①请将所缺的一个数据点用“×”标识出来，并作出△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）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；
（2）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：
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；
（2）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）0.25；（2）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．