Question

9．物理小組在一次探究活動(dòng)中測量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．實(shí)驗(yàn)裝置如圖1，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接．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)，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列小點(diǎn)．

（1）圖2給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：O、A、B、C、D、E、F是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每隔4個(gè)點(diǎn)取一計(jì)數(shù)點(diǎn)（中間4個(gè)點(diǎn)沒畫出），其中OA=1.40cm，AB=1.89cm，BC=2.40cm，CD=2.88cm，DE=3.39cm，EF=3.88cm，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50Hz，則由此紙帶，根據(jù)逐差法可得到滑塊的加速度a=0.497m/s²．（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）
（2）為測量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測量的有CD．（填入所選物理量前的字母）
A．木板的長度l                      B．木板的質(zhì)量m₁
C．滑塊的質(zhì)量m₂                     D．托盤和砝碼的總質(zhì)量m₃
E．滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t
（3）滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$（用被測物理量的字母表示，重力加速度為g）．與真實(shí)值相比，測量的動(dòng)摩擦因數(shù)偏大（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）利用逐差法△x=aT²可以求出物體的加速度大小，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度大小可以求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小；
（2）根據(jù)牛頓第二定律有=ma，由此可知需要測量的物理量．
（3）根據(jù)牛頓第二定律的表達(dá)式，可以求出摩擦系數(shù)的表達(dá)式．由于木塊滑動(dòng)過程中受到空氣阻力，因此會(huì)導(dǎo)致測量的動(dòng)摩擦因數(shù)偏大．

解答 解：（1）根據(jù)△x=aT²運(yùn)用逐差法有：
a=$\frac{{s}_{6}+{s}_{5}+{s}_{4}-{s}_{3}-{s}_{2}-{s}_{1}}{9{T}^{2}}$=$\frac{2.88+3.39+3.88+4.37-1.40-1.89-2.40}{9×0．{1}^{2}}$×10^-2=0.497m/s²．
（2、3）設(shè)托盤和砝碼的總質(zhì)量m₃，滑塊的質(zhì)量為m₂，對(duì)整體運(yùn)用牛頓第二定律有：
a=$\frac{{m}_{3}g-μ{m}_{2}g}{{m}_{2}+{m}_{3}}$，
解得：μ=$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$，
所以還需測量的物理量有：托盤和砝碼的總質(zhì)量m₃，滑塊的質(zhì)量為m₂．
故選：CD
測量值與真實(shí)值比較，測量值偏大，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中存在阻力，比如：沒有考慮紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦；沒有考慮空氣阻力等．
故答案為：（1）0.497；（2）CD；（3）$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$，偏大．

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．