Question

物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)．實驗裝置如圖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，其一端與電磁打點計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細線與托盤連接．打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz．開始實驗時，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運動，在紙帶上打出一系列小點．

（1）圖2給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點（圖中未標出），計數(shù)點間的距離如圖所示．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算的加速度a=______（保留三位有效數(shù)字）．
（2）滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=______（用被測物理量的字母表示，重力加速度為g）．與真實值相比，測量的動摩擦因數(shù)______（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

解：（1）每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點，說明相鄰的計數(shù)點時間間隔為0.1s．將第一段位移舍掉，設1、2兩計數(shù)點之間的距離為x₁，則第6、7之間的距離為x₆，利用勻變速直線運動的推論△x=at²，即逐差法可以求物體的加速度大�。篴==，將數(shù)據(jù)帶入得：a=0.496m/s²．
由于取舍的位移不一樣，因此在答案在：0.495～0.497m/s² 范圍內(nèi)．
（2）根據(jù)牛頓第二定律有：m₃g-m₂gμ=（m₂+m₃）a，故解得：μ=．
由于根據(jù)牛頓第二定律列方程的過程中，考慮了木塊和木板之間的摩擦，但沒有考慮細線和滑輪以及空氣阻力等，
故導致摩擦因數(shù)的測量會偏大．
故答案為：（1）0.496；（2）；偏大．
分析：（1）紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論△x=aT²，可計算出打出某點時紙帶運動加速度；
（2）對木塊受力分析，根據(jù)牛頓第二定律列方程，可求出滑動摩擦因數(shù)的表達式，由于木塊滑動過程中受到空氣阻力，因此會導致測量的動摩擦因數(shù)偏大．
點評：能夠從物理情境中運用物理規(guī)律找出所要求解的物理量間的關系，表示出需要測量的物理量，運用儀器進行測量，正確的進行有關誤差分析．