Question

14．某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并測(cè)量物塊和桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)．物塊在重物的牽引下開始運(yùn)動(dòng)，重物落地后，物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上（尚未到達(dá)滑輪處）．從紙帶上便于測(cè)量的點(diǎn)開始，每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，按打點(diǎn)的時(shí)間先后順序用1，2，3，…依次標(biāo)出，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50Hz．

（1）通過(guò)分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷出物塊在兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)6和7之間的某時(shí)刻開始減速．
（2）計(jì)數(shù)點(diǎn)4對(duì)應(yīng)的速度大小為0.80m/s，計(jì)數(shù)點(diǎn)8對(duì)應(yīng)的速度大小為0.96m/s．（保留兩位有效數(shù)字）
（3）若當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.8m/s²，可計(jì)算得出物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.20．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）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)；
（2）用平均速度代替瞬時(shí)速度的方法求解瞬時(shí)速度；
（3）用作差法求解減速過(guò)程中的加速度，再由μ=$\frac{a}{g}$表達(dá)式，從而可求出動(dòng)摩擦因數(shù)．

解答 解：（1）從紙帶上的數(shù)據(jù)分析得知：在點(diǎn)計(jì)數(shù)點(diǎn)6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)7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)6和7之間某時(shí)刻開始減速；
（2）根據(jù)平均速度代替瞬時(shí)速度的方法求解瞬時(shí)速度，
則有：v₄=$\frac{{x}_{35}}{2T}$=$\frac{0.0701+0.0900}{0.2}$m/s=0.80m/s
v₈=$\frac{{x}_{79}}{2T}$=$\frac{0.0861+0.1060}{0.2}$ m/s=0.96m/s
（3）由紙帶可知，計(jì)數(shù)點(diǎn)7往后做減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)作差法得：
a=$\frac{0.066+0.046-0.0861-0.106}{（2×0.1）^{2}}$m/s²=-2.00m/s²．
若用$\frac{a}{g}$ 來(lái)計(jì)算物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，則有：μ=$\frac{a}{g}$=$\frac{2}{10}$=0.20；
故答案為：（1）6，7；
（2）0.80，0.96；
（3）0.20．

點(diǎn)評(píng) （1）考查要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用，注意有效數(shù)字．
（2）本題主要考察“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)，要明確實(shí)驗(yàn)原理，特別是要明確系統(tǒng)誤差的來(lái)源，知道減小系統(tǒng)誤差的方法．