Question

4．某同學用如圖所示的實驗裝置測量木塊和桌面之間的動摩擦因數．實驗步驟如下：
①將滑輪固定在水平桌面的邊緣；
②用天平稱出木塊的質量m、鐵塊的質量M；
③把木塊、鐵塊系在繩子的兩端，使鐵塊懸空，用刻度尺測出鐵塊離地面的高度h，標記下繩子拉緊時木塊在桌面上的位置；
④釋放鐵塊使之下落，測量出木塊在桌面上滑動的距離x．
回答下列問題：
（1）釋放鐵塊后，木塊總撞到滑輪，請?zhí)岢鲆粋�解決辦法：適當減小開始時B離地面的高的高度，適當增加A、B間細線的長度．
（2）根據實驗測量的結果，木塊和桌面之間的動摩擦因數μ=$\frac{Mmh}{Mmx-Mmh+{m}^{2}x}$．
（3）繞固定軸轉動的物體也具有動能E_r=$\frac{1}{2}$Iω²，其中I是轉動慣量，也許你不知道轉動慣量的物理意義，但是，如果考慮轉動的滑輪具有的轉動動能，與真實值相比動摩擦因數的測量值偏大（選填“偏大”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）鐵塊減少的重力勢能轉化成系統(tǒng)的內能和兩者的動能，木塊釋放后會撞到滑輪，說明鐵塊減少的勢能太多，轉化成系統(tǒng)的內能太少，從而找作答依據
（2）根據動能定理求得摩擦因數；
（3）根據動能定理分析誤差的拉力元，求得真實摩擦因數與測量摩擦因數的關系

解答 解：（1）鐵塊減少的重力勢能轉化成系統(tǒng)的內能和兩者的動能，木塊釋放后會撞到滑輪，說明鐵塊減少的勢能太多，轉化成系統(tǒng)的內能太少，可以通過減小鐵塊的質量；增加細線的長度（或增大木塊的質量；降低鐵塊的起始高度）解決．故解決方法有：增加細線的長度或降低鐵塊的起始高度
（2）鐵塊下滑到地面前，則$Mgh-μmgh=\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$，此后對木塊利用動能定理可知-μ=$μmg（x-h）=0-\frac{1}{2}m{v}^{2}$
聯(lián)立解得μ=$\frac{Mmh}{Mmx-Mmh+{m}^{2}x}$
（3）由于繞固定軸轉動的物體也具有動能E_r=$\frac{1}{2}$Iω²，故木塊獲得的最大動能減小，轉化為內能減小，通過的位移不變，故測量的摩擦因數大于真實的摩擦因數，故答案為偏大
故答案為：（1）適當減小開始時B離地面的高的高度，適當增加A、B間細線的長度
（2）$\frac{Mmh}{Mmx-Mmh+{m}^{2}x}$
（3）偏大

點評 在判斷此類問題時，要深刻理解動能定理，能量守恒定律，抓住滑輪轉動帶來的影響即可求得