Question

3．如圖甲所示，某同學將一端固定有滑輪的長木板水平放置在桌面上，利用鉤碼通過細繩水平拉木塊，讓木塊從靜止開始運動，利用打點計時器在紙帶上記錄木聲的運動情況，如圖乙所示，其中O點為紙帶上記錄到的第一點，A、B、C是該同學在紙帶上所取的一些點，圖乙所標明的數據為A、B、C各點到O點的距離．已知打點計時器所用交流電源的頻率f=50Hz，（以下計算結果均保留三位有效數字）

（1）利用圖乙中給出的數據，算出打點計時器打下B點時木塊的速度v_B=1.03m/s，木塊移動的加速度a=1.34m/s²
（2）接著，該同學利用天平測出了鉤碼的質量m=0.10kg和木塊的質量M=0.20kg．根據給出的和已經算出的數據，該同學分別應用不同方法計算木塊與木板間的動摩擦因數μ．請寫出主要方程式和最后結果（忽略滑輪質量和滑輪阻力，取重力加速度g=10m/s²）
主要方程式$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$（用字母表示），結果μ=0.30．

Answer 1

分析 （1）根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點時小車的瞬時速度大�。�
（2）以整體為研究對象，根據牛頓第二定律列方程，即可求出木塊與木板間的動摩擦因數μ．

解答 解：（1）打點計時器打下B點時木塊的速度為：
v_B=$\frac{{s}_{AC}}{10T}$=$\frac{0.511-0.3048}{10×0.02}$m/s=1.03m/s
由△x=aT²得：
a=$\frac{{s}_{BC}-{s}_{AB}}{{T}^{2}}$，其中T=5×0.02=0.1s
帶入數據解得：a=$\frac{0.511-0.4012-0.4012+0.3048}{0．{1}^{2}}$=1.34m/s²．
（2）木塊所受摩擦力為：f=Mgμ
對整體有：mg-f=（M+m）a
帶入數據得：μ=0.30；
故答案為：（1）1.03，1.34．
（2）$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$，0.30．

點評 本題借助實驗考查了基本規(guī)律和基本知識的應用，對于這些基本知識在平時練習中要加強理解和應用．