Question

14．在用DIS研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组采用如图甲所示的实验装置．重物通过滑轮用细线与小车相连，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，利用位移传感器和计算机，可以便捷地获取小车的位置信息从而得到小车运动的加速度，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，记录四组数据如表所示． 

a/m•s-1	2.01	2.98	4.02	6.00
F/N	1.00	2.00	3.00	5.00

（1）在如图乙所示的坐标纸上作出小车加速度a和拉力F的关系图线．
（2）从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是倾角过大，平衡摩擦力过度．
（3）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，如图丙所示，再重复上述操作，以力传感器的示数表示拉力F，与该实验小组所得图线相比，所得图线的斜率将变大（选填“变大”“变小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）根据所提供数据采用描点法可正确画出加速度a和拉力F的关系图线．
（2）根据所画图象可得出正确结果．
（3）根据牛顿第二定律，得出图线斜率表示的物理意义，从而判断图线斜率的意义．

解答 解：（1）根据所给数据，画出小车加速度a和拉力F的关系图线如下图所示：

（2）由图象可知，当小车拉力为零时，已经产生了加速度，故在操作过程中斜面的倾角过大，平衡摩擦力过度．
（3）根据牛顿第二定律得，a=$\frac{F}{m}$，知图线的斜率表示质量的倒数．挂重物时，a=$\frac{mg}{m+M}$，
图线的斜率表示系统质量的倒数，用力传感器时，加速度a=$\frac{F}{M}$．
图线的斜率表示小车质量M的倒数，可知图线的斜率变大．
故答案为：（1）如图；（2）倾角过大，平衡摩擦力过度；（3）变大．

点评 实验装置虽然有所变动，但是实验原理、实验方法、操作细节等是一样的，故任何实验明确实验原理是解答实验的关键．