Question

某同學用如圖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．

（1）該同學在一條比較理想的紙帶上，依次選取0、1、2、3、4、5共六個計數點，分別測量后5個計數點與計數點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），填入下表：

計數點	s/cm	△v2/m2?s-2
計數點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

請以△v²為縱坐標，以s為橫坐標在方格紙中作出△v²-s圖象．若測出小車質量為0.2kg，結合圖象可求得小車所受合外力的大小為______N．（結果保留兩位有效數字）
（2）該同學通過計算發現小車所受合外力小于測力計讀數，明顯超出實驗誤差的正常范圍．你認為主要原因是______，實驗操作中改進的措施是______．

Answer 1

（1）根據描點法作出圖象，如圖所示：
由動能定理可得：W=Fx=

1

2

mv²-

1

2

mv₀²=

1

2

m（v²-v₀²）
△v²=

2F

m

x
則可知圖象的斜率等于

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；把木板不帶定滑輪的那一端適當墊高，以平衡摩擦力