Question

13．某實(shí)驗(yàn)小組利用彈簧秤和刻度尺，測(cè)量滑塊在木板上運(yùn)動(dòng)的最大速度．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①用彈簧秤測(cè)量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G；
②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過(guò)水平細(xì)線和固定的彈簧秤相連，如圖（甲）所示．在A端向右緩緩拉動(dòng)木板，待彈簧秤讀數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F；
③改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量，重復(fù)步驟①和②；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：

G/N	1.50	2.00	2.50	3.00	3.50	4.00
F/N	0.31	0.40	0.49	0.61	0.70	0.81

④如圖（乙）所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板的左端C處，細(xì)線跨過(guò)定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測(cè)量重物P離地面的高度為h=40cm；
⑤滑塊由靜止釋放后開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，最終停在木板上的D點(diǎn)（未與滑輪碰撞），測(cè)量C、D間的距離為s=115cm．

完成下列作圖和填空：
（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定的坐標(biāo)紙（見(jiàn)答題卡）上作出F-G圖線．
（2）由圖線求得滑塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.20（保留2位有效數(shù)字）．
（3）滑塊的最大速度v_m=1.73m/s．（保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)描點(diǎn)即可，注意所連的線必須是平滑的，偏離太遠(yuǎn)的點(diǎn)舍棄；
（2）由實(shí)驗(yàn)圖甲可知F=μG，即F-G圖象上的直線的斜率代表動(dòng)摩擦因數(shù)μ；
（3）當(dāng)重物P停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊達(dá)到最大速度，此后做勻減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)摩擦因數(shù)μ在（2）中已知，根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律公式v²-v₀²=2as列式即可求解．

解答 解：（1）根據(jù)描點(diǎn)法在F-G圖象上描出各點(diǎn)，再連接起來(lái)，如圖所示；

（2）由圖甲可知F=μG，則F-G圖象上的直線的斜率代表μ值的大小．由F-G圖象可知μ=$\frac{0.8-0.3}{4.0-1.5}$=0.20；
（3）當(dāng)重物P剛好下落到地面時(shí)，滑塊的速度v最大，此時(shí)滑塊的位移為h，此后滑塊做加速度為μg的勻減速運(yùn)動(dòng)，
由公式v²-v₀²=2as知：
滑塊的最大速度v_max滿足：v_max²=2μg（S-h），
則v_max=$\sqrt{2μg（s-h）}$
代入數(shù)據(jù)解得v_max=1.73m/s
故答案為：（1）如右圖所示；

（2）0.20；   （3）1.73

點(diǎn)評(píng) 本題既考查了學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力、運(yùn)用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，又考查了物體做勻加速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．求滑塊的最大速度時(shí)，需注意重物剛落地時(shí)，滑塊速度最大．