Question

8．如圖所示的實驗裝置可以完成很多實驗．

Ⅰ．在“探究物體加速與力的關(guān)系”的實驗中，認(rèn)為重物的重力近似等于物塊受到的合外力，除了要平衡摩擦力，還要滿足物塊的質(zhì)量遠大于重物的質(zhì)量．
Ⅱ．若利用此裝置測量物塊與水平桌面間動摩擦因數(shù)．實驗步驟如下：
A．用天平測得物塊質(zhì)量M為500g、重物m的質(zhì)量為100g；
B．調(diào)整長木板上的輕滑輪，使細(xì)線水平；
C．調(diào)整長木板傾斜程度，平衡摩擦力
D．打開電源，讓物塊由靜止釋放，打點計時器在紙帶上打出點跡；
E．多次重復(fù)步驟D，選取點跡清晰的理想紙帶，求出加速度a；
F．根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)u，整理儀器，結(jié)束實驗．
回答下列問題：
①以上實驗步驟中，不需要的步驟是C．
②其中一條紙帶如圖2所示，各點間還有4個點未標(biāo)出，則物塊的加速度a=1.25m/s²（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
③根據(jù)實驗原理，可求出動摩擦因數(shù)u=$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$（用M、m、a和重力加速度g表示）．

Answer 1

分析 Ⅰ、物塊的質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量時可以近似認(rèn)為物塊受到的拉力等于鉤碼的重力
Ⅱ、①根據(jù)實驗的目的和要求事項分析答題；
②由導(dǎo)出公式：△x=aT²，即可求出加速度；
③由動能定理列方程求出動摩擦因數(shù)．

解答 解：Ⅰ、當(dāng)物塊質(zhì)量M遠大于重物的質(zhì)量m時可以近似認(rèn)為物塊受到的拉力等于重物的重力，實驗應(yīng)滿足的條件物塊的質(zhì)量遠大于重物的質(zhì)量
Ⅱ、①該實驗的目的是為了測量物塊與長木板之間的摩擦因數(shù)，所以在實驗的過程中，不能調(diào)整長木板傾斜程度，平衡摩擦力，否則不能測量摩擦因數(shù)．所以不需要的步驟是C．
②各點間還有4個點未標(biāo)出，所以時間間隔是5t₀=5×0.02s=0.1s
物塊的加速度：${a}_{1}^{\;}=\frac{{x}_{3}^{\;}-{x}_{1}^{\;}}{2{T}_{\;}^{2}}$，${a}_{2}^{\;}=\frac{{x}_{4}^{\;}-{x}_{2}^{\;}}{2{T}_{\;}^{2}}$
物塊的加速度：a=$\frac{{a}_{1}^{\;}+{a}_{2}^{\;}}{2}$=$\frac{{x}_{4}^{\;}+{x}_{3}^{\;}-{x}_{1}^{\;}-{x}_{2}^{\;}}{4{T}_{\;}^{2}}$=$\frac{9.95+8.69-7.45-6.19}{4×0.01}×1{0}_{\;}^{-2}$m/s²=1.25m/s²
③對M、m組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律得：mg-μMg=（M+m）a，
解得：μ=$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$．
故答案為：Ⅰ、物塊的質(zhì)量遠大于重物的質(zhì)量Ⅱ、①C； ②1.25； ③$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$

點評 本題考查了實驗注意事項、求動摩擦因數(shù)、求加速度，知道實驗注意事項、實驗原理、應(yīng)用牛頓第二定律與勻變速直線運動的推論即可正確解題