Question

13．某物理學(xué)習(xí)小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)．實(shí)驗(yàn)裝置如圖1，一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)器使用的交流電源的頻率為50Hz．開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運(yùn)動，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)間的距離如圖所示．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a=0.496m/s²�。ūＡ羧�位有效數(shù)字）．
（2）回答下列兩個(gè)問題：
①為測量動摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測量的有CD．（填入所選物理量前的字母）
A、木板的長度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、滑塊運(yùn)動的時(shí)間t
②測量①中所選定的物理量時(shí)需要的實(shí)驗(yàn)器材是天平．
③滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$　（用被測物理量的字母表示，重力加速度為g），與真實(shí)值相比，測量的動摩擦因數(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)勻變速直線運(yùn)動中某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過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，由此可知需要測量的物理量．
（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，由于木塊滑動過程中受到空氣阻力，因此會導(dǎo)致測量的動摩擦因數(shù)偏大

解答 解：（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：T=0.1s，
根據(jù)逐差法有：a=$\frac{{x}_{36}-{x}_{03}}{9{T}^{2}}$=$\frac{0.0388+0.0339+0.0288-0.0240-0.0189-0.0140}{0.09}$=0.496m/s²；
（2）①要測量動摩擦因數(shù)，由f=μF_N 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)動來求得，滑塊做的是勻加速運(yùn)動，拉滑塊運(yùn)動的是托盤和砝碼，所以也要知道托盤和砝碼的質(zhì)量，故AB錯(cuò)誤，CD正確．
故選：CD
②需要天平來測量質(zhì)量，
③以整個(gè)系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有：
m₃g-f=（m₂+m₃）a…①
f=μm₂g…②
聯(lián)立①②解得：μ=$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$，
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)的測量會偏大．
故答案為：（1）0.496m/s²；（2）①CD，②天平，③$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$，偏大

點(diǎn)評 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(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)問題．