Question

11．某小組的同學(xué)在探究性學(xué)習(xí)中，測(cè)定木塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)時(shí)，采用如圖甲所示的裝置，圖中光電門1、2與水平長(zhǎng)木板一起固定，光電門1、2的距離為x，固定在木塊上的遮光條寬度為d，調(diào)整定滑輪高度，使拉木塊的輕線水平，忽略線與滑輪的摩擦，用力電傳感器測(cè)量線對(duì)木塊的力．

（1）實(shí)驗(yàn)過程中，在砝碼盤內(nèi)放適當(dāng)?shù)捻来a，測(cè)量遮光片經(jīng)過光電門1、2時(shí)的擋光時(shí)間t₁、t₂，則木塊運(yùn)動(dòng)的加速度為a=$\frac{d^2}{2x}（{\frac{1}{t_2^2}-\frac{1}{t_1^2}}）$．
（2）通過力電傳感器測(cè)出物塊運(yùn)動(dòng)過程中所受的拉力，用光電門測(cè)出物塊的加速度，改變砝碼的個(gè)數(shù)，可讀出多組數(shù)據(jù)，該同學(xué)作出了物塊的加速度和所受拉力的關(guān)系圖線如圖乙所示，圖線與橫、縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)分別為c、-b，已知重力加速度為g，則木塊與長(zhǎng)木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=$\frac{g}$．則木塊、力傳感器和擋光板的總質(zhì)量為M=$\frac{c}$．

Answer 1

分析 （1）由v=$\fracd6kceqh{t}$即可求出遮光片經(jīng)過光電門的速度，然后結(jié)合2ax=${v}^{2}-{v}_{0}^{2}$即可求出加速度；
（2）由牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)圖示圖象求出滑動(dòng)摩擦力，根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式求出動(dòng)摩擦因數(shù)和木塊的質(zhì)量．

解答 解：（1）遮光片經(jīng)過光電門1時(shí)的速度：${v}_{1}=\fracelczbel{{t}_{1}}$
遮光片經(jīng)過光電門2時(shí)的速度：${v}_{2}=\fracxzgsk1w{{t}_{2}}$
由運(yùn)動(dòng)學(xué)的公式：$2ax={v}_{2}^{2}-{v}_{1}^{2}$
聯(lián)立得：a=$\frac{{v}_{2}^{2}-{v}_{1}^{2}}{2x}$=$\frac{d^2}{2x}（{\frac{1}{t_2^2}-\frac{1}{t_1^2}}）$
（2）由圖乙可知，當(dāng)拉力為0時(shí)，系統(tǒng)的加速度為-b，說明此時(shí)木塊只受到摩擦力的作用，根據(jù)公式得：$a=-\frac{f}{M}=-\frac{μMg}{M}=-μg=-b$
所以：$μ=\frac{g}$
當(dāng)拉力F大于c后加速度才大于0，所以可知木塊受到的摩擦力是c．，即：μMg=c
所以：$M=\frac{c}{μg}=\frac{c}{\frac{g}•g}=\frac{c}$
故答案為：（1）$\frac{d^2}{2x}（{\frac{1}{t_2^2}-\frac{1}{t_1^2}}）$（2）$\frac{g}$；$\frac{c}$

點(diǎn)評(píng) 這個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)于我們可能是一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)，但該實(shí)驗(yàn)的原理都是我們學(xué)過的物理規(guī)律．
做任何實(shí)驗(yàn)問題還是要從最基本的物理規(guī)律入手去解決．對(duì)于系統(tǒng)問題處理時(shí)我們要清楚系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)物體能的變化．