Question

20．物理小組在一次探究活動(dòng)中測量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與穿過電磁打點(diǎn)汁時(shí)器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz．開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列點(diǎn)．

①圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：0、l、2、3、4、5、6、7是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a=0.49m/s²（保留兩位有效數(shù)字）．
②為了測量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測量的是CD．
A．木板的長度L
B．木板的質(zhì)量m₁
C．滑塊的質(zhì)量m₂
D．托盤和砝碼的總質(zhì)量m₃
E．滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t
③滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=$\frac{{m}_{3}g-{（m}_{2}{+m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$，（用被測物理量的字母表示，重力加速度為g）

Answer 1

分析 （1）利用逐差法△x=aT²可求出物體的加速度；利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這個(gè)過程的平均速度大小可求某點(diǎn)的瞬時(shí)速度大��；
（2）根據(jù)牛頓第二定律可在要測量的量；
（3）根據(jù)牛頓第二定律的表達(dá)式可求出動(dòng)摩擦系數(shù)．

解答 解：（1）交流電源的頻率為50Hz，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為t=5×0.02s=0.1s，
由勻變速的推論△x=aT²，a=$\frac{{x}_{6}{-x}_{3}}{3{t}^{2}}$=$\frac{0.0388m-0.0240m}{3×（0.1s）^{2}}$≈0.49m/s²；
（2）以系統(tǒng)為研究對象，由牛頓第二定律，m₃g-f=（m₂+m₃）a，
滑動(dòng)摩擦力：
f=m₂gμ，
μ=$\frac{{m}_{3}g-{（m}_{2}{+m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$，
要測動(dòng)摩擦系數(shù)，需要測滑塊的質(zhì)量m₂和托盤和砝碼的總質(zhì)量m₃
故選CD；
（3）由（2）知，動(dòng)摩擦系數(shù)μ=$\frac{{m}_{3}g-{（m}_{2}{+m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$．
故答案為：①0.49；②CD；③$\frac{{m}_{3}g-{（m}_{2}{+m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$．

點(diǎn)評 解決本題要掌握實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理及注意事項(xiàng)，同時(shí)用所學(xué)基本規(guī)律解決實(shí)際問題．