Question

20．某物理興趣小組在一次探究活動中，想測量滑塊和長木板之間的動摩擦因數(shù)．實驗裝置如圖1所示，表面粗糙、一端裝有定滑輪的長木板固定在水平的實驗臺上；木板上有一滑塊，滑塊右端固定一個輕小動滑輪，鉤碼和彈簧測力計通過繞在滑輪上的輕細繩相連，細繩與長木板平行，放開鉤碼，滑塊在長木板上做勻加速直線運動．（忽略滑輪的摩擦）

（1）放開鉤碼，滑塊加速運動，讀出彈簧測力計的示數(shù)F，處理紙帶，得到滑塊運動的加速度a；改變鉤碼的個數(shù)，重復實驗，以彈簧測力計的示數(shù)F為縱軸，加速度a為橫軸，得到的圖象是縱軸截距大小等于b的一條傾斜直線，如圖2所示；已知滑塊和輕小動滑輪的總質(zhì)量為m，重力加速度為g．則滑塊和長木板之間的動摩擦因數(shù)μ=$\frac{2b}{mg}$．
（2）寫出能減小實驗誤差的一條有效措施使細線與桌面保持平行．

Answer 1

分析 （1）由實驗方案可知，滑塊受到的拉力為彈簧秤示數(shù)的兩倍，滑塊同時受摩擦力，由牛頓第二定律可得彈簧秤示數(shù)與加速度a的關系．由圖象可得摩擦因數(shù)．
（2）使細線與桌面保持平行，才能保證彈力的兩倍等于小車受到的拉力．

解答 解：（1）滑塊受到的拉力T為彈簧秤示數(shù)的兩倍，即：
T=2F
滑塊受到的摩擦力為：
f=μmg
由牛頓第二定律可得：
T-f=ma
解得力F與加速度a的函數(shù)關系式為：
$F=\frac{m}{2}a+\frac{μmg}{2}$
由圖象所給信息可得圖象截距為：
$b=\frac{μmg}{2}$
解得：
$μ=\frac{2b}{mg}$
（2）使細線與桌面保持平行，才能保證彈力的兩倍等于小車受到的拉力，若線與桌面不平行，則依據(jù)力的合成的平行四邊形定則，可知小受到的拉力與兩線之間的夾角有關，就不能準確得到小車受到的拉力，彈力的兩倍大于小車受到的拉力．
故答案為：（1）$\frac{2b}{mg}$；（2）使細線與桌面保持平行；

點評 本題重點是考察學生實驗創(chuàng)新能力及運用圖象處理實驗數(shù)據(jù)的能力，對這種創(chuàng)新類型的題目，應仔細分析給定的方案和數(shù)據(jù)，建立物理模型．