Question

15．物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)．實驗裝置如圖1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，其一端與電磁打點計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細線與托盤連接．打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz．開始實驗時，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速直線運動，在紙帶上打出一系列小點．

（1）圖2給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖中未標出），計數(shù)點間的距離如圖2所示．可以測出1～6每個點的瞬時速度，畫出v-t圖象，進而得到a，其中3號點的瞬時速度的大小v₃=0.264 m/s²（保留三位有效數(shù)字）．
（2）也可以去除一個數(shù)據(jù)，利用逐差法處理數(shù)據(jù)，如果去除的是2.88cm這一數(shù)據(jù)，計算出滑塊的加速度a=0.496 m/s² （保留三位有效數(shù)字）．
（3）為測量動摩擦因數(shù)，下列物理量中還應測量的有CD（填入所選物理量前的字母，完全選對才得分）：還需要使用的儀器是天平
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m₃E．利用秒表測量滑塊運動的時間t
（4）滑塊與木板間的動摩擦因數(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）．與真實值相比，測量的動摩擦因數(shù)偏大（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）利用平均速度表示瞬時速度即可求得
（2）利用逐差法△x=aT²可以求出物體的加速度大小，根據(jù)勻變速直線運動中某點的瞬時速度等于該過程中的平均速度大小可以求出某點的瞬時速度大�。�
（3）根據(jù)牛頓第二定律有=ma，由此可知需要測量的物理量．
（4）根據(jù)牛頓第二定律的表達式，可以求出摩擦系數(shù)的表達式．由于木塊滑動過程中受到空氣阻力，因此會導致測量的動摩擦因數(shù)偏大．

解答 解：（1）3號點的瞬時速度的大小為${v}_{3}=\frac{0.024+0.0288}{0.2}m/s=0.264m/s$
（2）由△x=aT²即可算出a=$\frac{{x}_{36}-{x}_{03}}{9{T}^{2}}$=0.496m/s²
（3）根據(jù)f=T-m₂a=m₃g-m₃a-m₂a可知，還需測出滑塊的質(zhì)量m₂、托盤和砝碼的總質(zhì)量m₃，所以選 CD
還需要測量出質(zhì)量，故還需要天平
（4）由f=μm₂g=T-m₂a=m₃g-m₃a-m₂a可得，μ=$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$．因為沒有考慮打點計時器給紙帶的阻力或滑輪給細線的摩擦力，所以測量的動摩擦因數(shù)偏大
故答案為：（1）0.264   （2）0.496 （3）CD　天平（4）$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$　偏大

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，同時要熟練應用所學基本規(guī)律解決實驗問題