Question

10．一組同學(xué)用如圖（a）所示裝置測量木塊和長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，將一端裝有定滑輪的長木板固定在桌面上，在長木板的另一端安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，選取適當(dāng)長度的細(xì)線將木塊和砂桶連接起來，將木塊靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并固定住，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，放開木塊，砂桶觸地后，木塊繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)一段距離停�。�?dāng)嚅_電源，取下紙帶，只需利用木塊減速運(yùn)動(dòng)階段紙帶上的數(shù)據(jù)即可算得木塊和長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)．圖（b）為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，紙帶的左端與木塊相連，回答以下問題：

（1）下列有關(guān)本實(shí)驗(yàn)的做法必需的是A（填正確答案標(biāo)號）．
A、調(diào)節(jié)木板，使木板的上表面水平
B、調(diào)節(jié)定滑輪的高度，使滑輪與木塊之間的細(xì)線水平
C、木塊的質(zhì)量M與砂桶的質(zhì)量m，應(yīng)滿足M＞＞m
D、墊高木板裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端以平衡摩擦力
（2）通過分析圖（b）所示紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)5和6之間的某時(shí)刻開始減速．
（3）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz，圖（b）所示紙帶每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度�?.8m/s²，則木塊減速運(yùn)動(dòng)階段的加速度大小為2.60（保留三位有效數(shù)字），木塊和長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.27（保留兩位有效數(shù)字）．
（4）實(shí)驗(yàn)中忽略了紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦，這樣導(dǎo)致動(dòng)摩擦因數(shù)的測量值比真實(shí)值偏大（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）明確滑動(dòng)摩擦力f=μF_N=μmg即可逐一判斷；
（2）由紙帶兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間相同，若位移逐漸增大，表示物體做加速運(yùn)動(dòng)，若位移逐漸減小，則表示物體做減速運(yùn)動(dòng)；
（3）減速階段摩擦力完全提供做減速運(yùn)動(dòng)的力，根據(jù)△x=aT²求得加速度大小，根據(jù)牛頓第二定律求得摩擦因數(shù)；
（4）測量值由于忽略了紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦，根據(jù)牛頓第二定律即可判斷

解答 解：（1）A、利用減速階段求摩擦因數(shù)，木塊的重力完全等于木塊與木板間的彈力，故要求木板水平，故A正確
B、減速階段為鉤碼落地后的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)細(xì)繩無拉力，故B錯(cuò)誤；
C、木塊最減速運(yùn)動(dòng)，與木塊的質(zhì)量無關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D、墊高木板裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端，以平衡摩擦力，木塊無法做減速運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤；
故選：A
（2）從紙帶上的數(shù)據(jù)分析得知：在點(diǎn)計(jì)數(shù)點(diǎn)5之前，兩點(diǎn)之間的位移逐漸增大，是加速運(yùn)動(dòng)，在計(jì)數(shù)點(diǎn)6之后，兩點(diǎn)之間的位移逐漸減小，是減速運(yùn)動(dòng)，所以物塊在相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)5和6之間某時(shí)刻開始減速；
（3）相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s
根據(jù)△x=aT²可知：$a=\frac{{x}_{8-10}-{x}_{6-8}}{4{T}^{2}}$=-0.26m/s²m/s²=2.60m/s²
根據(jù)牛頓第二定律可知：μmg=ma
解得：μ=0.27
（4）實(shí)際計(jì)算的摩擦因數(shù)$μ=\frac{ma-f}{m}$，由于忽略了摩擦力的作用，故致動(dòng)摩擦因數(shù)的測量值比真實(shí)值偏大
故答案為：（1）A；（2）5、6；（3）2.60，0.27；（4）偏大

點(diǎn)評 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．