Question

18．如圖1所示是某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)量物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置．物塊放在長(zhǎng)木板上，木板固定在水平桌面上，物塊的一端與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，另一端前面有輕小動(dòng)滑輪，沙桶和彈簧秤通過繞在滑輪上的細(xì)繩相連．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz．開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在沙桶中放入適量細(xì)沙，滑塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列小點(diǎn)．（板上面空間的細(xì)繩均水平，不計(jì)滑輪的摩擦）

（1）該實(shí)驗(yàn)是否需要滿足沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量？不需要（填“需要”或“不需要”）
（2）圖2給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖2所示．則計(jì)數(shù)點(diǎn)3對(duì)應(yīng)的速度v=0.264m/s；本次實(shí)驗(yàn)物塊對(duì)應(yīng)的加速度a=0.496m/s²（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（3）改變沙桶內(nèi)細(xì)沙的質(zhì)量，測(cè)量出對(duì)應(yīng)的加速度a和彈簧秤的示數(shù)F．若用圖象法處理數(shù)據(jù)，得到了如圖3所示的一條傾斜的直線，如果該圖線的橫軸截距的大小等于b，斜率的大小為k，且重力加速度g為已知，則動(dòng)摩擦因數(shù)μ=$\frac{kb}{g}$．

Answer 1

分析 （1）拉力是通過彈簧的示數(shù)表示的，故不需要滿足此條件；
（2）中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，利用逐差法求得加速度；
（3）利用牛頓第二定律求得摩擦因數(shù)

解答 解：（1）拉力是通過彈簧秤的示數(shù)來表示的，與沙和沙桶的質(zhì)量無關(guān)，故不需要滿足沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量
（2）3點(diǎn)的速度${v}_{3}=\frac{0.024+0.0288}{0.2}m/s=0.264m/s$
利用逐差法可知加速度為$a=\frac{{s}_{36}-{s}_{03}}{9{T}^{2}}=0.496m/{s}^{2}$
（3）根據(jù)牛頓第二定律可知2F-2b=ma，結(jié)合橫軸截距的大小等于b，斜率的大小為k，且重力加速度g，解得$μ=\frac{kb}{g}$
故答案為：（1）不需要  （2）0.264、0.496  （3）kb/g

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，同時(shí)要熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問題