Question

20．物理小組在一次探究活動(dòng)中測(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1所示，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(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，另一端通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)線(xiàn)與托盤(pán)連接．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz．開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤(pán)中放入適量砝碼，滑塊開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列小點(diǎn)．
（1）圖2給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7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），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖2所示，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a=0.496m/s²（保留三位有效數(shù)字）．
（2）回到下列兩個(gè)問(wèn)題：
①為測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測(cè)量的有CD（填入所選物理量前的字母）
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(pán)和砝碼的總質(zhì)量m₃   E．滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t
②測(cè)量①中所選定的物理量時(shí)需要的實(shí)驗(yàn)器材是．
（3）滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$（用所測(cè)物理量的字母表示，重力加速度為g），與真實(shí)值相比，測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)偏大（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）利用逐差法△x=aT²可以求出物體的加速度大小，根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度大小可以求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度大��；
（2）根據(jù)牛頓第二定律有=ma，由此可知需要測(cè)量的物理量和所需儀器
（3）根據(jù)牛頓第二定律的表達(dá)式，可以求出摩擦系數(shù)的表達(dá)式．由于木塊滑動(dòng)過(guò)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．

解答 解：（1）x₁=1.40cm=0.0140m，x₂=1.89cm=0.0189m，x₃=2.40cm=0.0240m，x₄=2.88cm=0.0288m，x₅=3.39cm=0.0339m，x₆=3.88cm=0.0388m
由△x=aT²即可算出：a=$\frac{{x}_{6}+{x}_{5}+{x}_{4}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$=$\frac{0.0388+0.0339+0.0288-0.0240-0.0189-0.0140}{9×0．{1}^{2}}$m/s²=0.496m/s²
（2）①根據(jù)f=T-m₂a=m₃g-m₃a-m₂a可知，還需測(cè)出滑塊的質(zhì)量m₂、托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m₃，所以選 CD
②需要測(cè)量質(zhì)量，故需要天平
（3）由f=μm₂g=T-m₂a=m₃g-m₃a-m₂a可得：μ=$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$．因?yàn)闆](méi)有考慮打點(diǎn)計(jì)時(shí)器給紙帶的阻力或滑輪給細(xì)線(xiàn)的摩擦力，所以測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)偏大
故答案為：（1）0.496；（2）①CD；②天平；（3）$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$，偏大．

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，同時(shí)要熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題