Question

在用DIS研究小車加速度與外力的關系時，某實驗小組先用如圖（a）所示的實驗裝置，重物通過滑輪用細線拉小車，位移傳感器（發射器）隨小車一起沿傾斜軌道運動，位移傳感器（接收器）固定在軌道一端．實驗中把重物的重力作為拉力F，改變重物重力重復實驗四次，列表記錄四組數據．

a/ms-2	2.01	2.98	4.02	6.00
F/N	1.00	2.00	3.00	5.00

（1）F/N實驗中使用位移傳感器和計算機，可以便捷地獲取信息和處 理信息，所獲取的信息是______；
（2）在坐標紙上作出小車加速度a和拉力F的關系圖線；
（3）從所得圖線分析該實驗小組在操作過程中的不當之處是：______
（4）如果實驗時，在小車和重物之間接一個不計質量的微型力傳感器，如圖（b）所示．從理論上分析，該實驗圖線的斜率將______．（填“變大”，“變小”，“不變”）

Answer 1

【答案】分析：本題（1）的關鍵是明確位移傳感器的含義及使用方法；（3）題的關鍵是明確該實驗需要平衡摩擦力，否則作出的a-F圖象將不過原點，注意縱軸截距與橫軸截距的含義；（4）題的關鍵是分別對小車和重物列出牛頓第二定律方程，寫出a與mg的函數方程，然后再根據斜率的概念討論即可．
解答：解：（1）位移傳感器是專門用來測量位移的儀器，所以使用位移傳感器和計算機，所獲得的信息是在連續相等時間內的位移．
   （2）a-F圖象如圖所示

  （3）由圖象可知，當=0時，a大于0，說明小車會加速運動，表明在平衡摩擦力時傾角過大．
    （4）根據牛頓第二定律可知，對小車應有F=Ma，即a==，此時a-F圖象的斜率為k=
再對重物應有mg-F=ma，聯立可得a=，若把mg當做F，則應有a=，此時a-F圖象實際斜率為k′=，所以k＞k′，
所以圖象的斜率大于實際的斜率，即斜率變大．
故答案為（1）在連續相等時間內的位移
        （2）如圖
        （3）平衡摩擦力時傾角過大
        （4）大于
點評：關于牛頓第二定律實驗要明確以下幾點：①為什么要求平衡摩擦力；②為什么要求重物質量m＜＜小車質量M；圖象不過原點與彎曲的原因是什么．