Question

6．如圖為測(cè)量物塊與水平木板之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，細(xì)線平行于木板平面，物塊和遮光片的總質(zhì)量為M、重物的質(zhì)量為m，遮光片的寬度為d，兩光電門之間的距離為s．讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放，分別測(cè)出遮光片通過光電門A、B所用的時(shí)間為t_A和t_B，用遮光片通過光電門的平均速度表示遮光片豎直中線通過光電門的瞬時(shí)速度．

（1）如果物塊運(yùn)動(dòng)的加速度為a，則物塊與水平木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為A；
A．$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$    B．$\frac{Mg-（M+m）a}{mg}$    C．$\frac{mg-Ma}{Mg}$   D． $\frac{mg-Ma}{mg}$
（2）利用實(shí)驗(yàn)中測(cè)出的物理量，算出物塊運(yùn)動(dòng)的加速度a為B；
A．$\frac{d^2}{2s}（\frac{1}{t_A^2}-\frac{1}{t_B^2}）$   B．$\frac{d^2}{2s}（\frac{1}{t_B^2}-\frac{1}{t_A^2}）$   C．$\fracfvyetml{{{t_A}{t_B}}}$   D．$\frac{{d（{t_A}-{t_B}）}}{{{t_A}{t_B}（{t_A}+{t_B}）}}$
（3）遮光片通過光電門的平均速度＜（選填“＞”、“=”或“＜于”）遮光片豎直中線通過光電門的瞬時(shí)速度，由此會(huì)產(chǎn)生誤差，請(qǐng)寫出一種減小這一誤差的方法．答：減小遮光片的寬度．
（4）利用該實(shí)驗(yàn)裝置還可以“探究合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系”，實(shí)驗(yàn)中若把重物的重力mg視為物塊M（含遮光片）所受到的合力，則開始實(shí)驗(yàn)前應(yīng)平衡摩擦（或墊高木板左端，使之傾斜適當(dāng)角度），實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通過調(diào)整物塊和重物的質(zhì)量控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的加速度，使之盡可能小一點(diǎn)（選填“大”或“小”）．

Answer 1

分析 （1）分別對(duì)m和M進(jìn)行受力分析，然后使用牛頓第二定律即可求得摩擦因數(shù)；
（2）遮光板通過光電門的時(shí)間很短，可以用對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度；根據(jù)速度位移關(guān)系公式求解；
（3）遮光片通過光電門的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，而物塊做加速運(yùn)動(dòng)前一半的時(shí)間內(nèi)的位移小于后一半時(shí)間內(nèi)的位移．
（4）利用該實(shí)驗(yàn)裝置還可以“探究合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系”，實(shí)驗(yàn)中若把重物的重力mg視為物塊M（含遮光片）所受到的合力，則開始實(shí)驗(yàn)前應(yīng)平衡摩擦，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通過調(diào)整物塊和重物的質(zhì)量控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的加速度，使之盡可能小一點(diǎn)

解答 解：（1）對(duì)m：mg-F_拉=ma
對(duì)M：F_拉-μMg=Ma
解得：μ=$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$
故選：A；
（2）由于遮光條通過光電門的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度，故
v_A=$\fracaxmw4ti{{t}_{A}}$；v_B=$\fracau9f4oc{{t}_{B}}$
由運(yùn)動(dòng)學(xué)的導(dǎo)出公式：2as=${V}_{B}^{2}$
解得：a=$\frac{{V}_{B}^{2}-{V}_{A}^{2}}{2s}$=$\frac{rzvgwbe^{2}}{2s}$（$\frac{1}{{t}_{B}^{2}}-\frac{1}{{t}_{A}^{2}}$）；
故選：B；
（3）遮光片通過光電門的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，而物塊做加速運(yùn)動(dòng)前一半的時(shí)間內(nèi)的位移小于后一半時(shí)間內(nèi)的位移，所以時(shí)間到一半時(shí)，遮光片的中線尚未到達(dá)光電門，所以遮光片通過光電門的平均速度小于遮光片豎直中線通過光電門的瞬時(shí)速度．為減小實(shí)驗(yàn)的誤差，可以減小遮光片的寬度，也可以通過計(jì)算，消除理論誤差．
（4）利用該實(shí)驗(yàn)裝置還可以“探究合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系”，實(shí)驗(yàn)中若把重物的重力mg視為物塊M（含遮光片）所受到的合力，則開始實(shí)驗(yàn)前應(yīng)平衡摩擦，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通過調(diào)整物塊和重物的質(zhì)量控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的加速度，使之盡可能小一點(diǎn)
故答案為：（1）A；（2）B；（3）＜，減小遮光片的寬度；（4）平衡摩擦（或墊高木板左端，使之傾斜適當(dāng)角度），小．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵明確探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，知道減小系統(tǒng)誤差的兩種方法，不難．