Question

某物理興趣小組在一次探究活動(dòng)中，要測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，右端裝有定滑輪；木板上         有一滑塊，其左端與穿過電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，右端通過跨過定滑輪的細(xì)線與 托盤連接，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源頻率為50 Hz，開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列點(diǎn)。

   （1）上圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取紙帶的一部分：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），用刻度尺測(cè)量出計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所

         示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a=                     （保留三位有效數(shù)字）。

（2）請(qǐng)回答下列兩個(gè)問題：

        ① 為了測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，還需測(cè)量的物理量是          

          （填寫字母代號(hào)）

    A．木板的長(zhǎng)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．滑塊的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t

    ② 欲測(cè)量①中所選定的物理量，所需要的實(shí)驗(yàn)器材是                。

（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，用托盤和砝碼的總重力來代替細(xì)繩對(duì)滑塊的拉力，則滑塊與木板之間的動(dòng)

     摩擦因數(shù)＝                     （用L、g、a、m1、m2、m3、t中所需字母表

     示）。與真實(shí)值相比，測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)               （填“偏大”或“偏小”）。

Answer 1

 （1）0.497 m/s2    （2）①CD ，②天平  （3） ，偏大 解析： ：（1）每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)，說明相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.1s．將第一段位移舍掉，設(shè)1、2兩計(jì)數(shù)點(diǎn)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(yùn)動(dòng)的推論△x=at2，即逐差法可以求物體的加速度大�。篴=，代入數(shù)據(jù)解得：a=0.497m/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）①要測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，由f=μFN  可知要求μ，需要知道摩擦力和壓力的大小，壓力就是滑塊的重力，所以需要知道滑塊的質(zhì)量，摩擦力要根據(jù)鐵塊的運(yùn)動(dòng)來求得，滑塊做的是勻加速運(yùn)動(dòng)，拉滑塊運(yùn)動(dòng)的是托盤和砝碼，所以也要知道托盤和砝碼的質(zhì)量，故ABE錯(cuò)誤，CD, ②需要測(cè)量質(zhì)量，因此需要天平（3）根據(jù)牛頓第二定律有：m3g-m2gμ=m2a，
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(xì)線和滑輪以及空氣阻力等，故導(dǎo)致摩擦因數(shù)的測(cè)量會(huì)偏大．

【思路點(diǎn)撥】（1）紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=aT2，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)加速度；（2）對(duì)木塊受力分析，根據(jù)牛頓第二定律列方程，可求出滑動(dòng)摩擦因數(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(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)偏大．能夠從物理情境中運(yùn)用物理規(guī)律找出所要求解的物理量間的關(guān)系，表示出需要測(cè)量的物理量，運(yùn)用儀器進(jìn)行測(cè)量，正確的進(jìn)行有關(guān)誤差分析．