Question

【題目】物理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)．實驗裝置如圖，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)計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接．打點(diǎn)計時器使用的交流電源的頻率為50Hz．開始實驗時，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）滑塊做勻加速運(yùn)動過程中托盤受到細(xì)線的拉力_________（填“小于”、“等于”或“大于”）托盤及砝碼的總重力．

（2）如圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6是計數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個計時點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算的加速度a＝_____________（保留三位有效數(shù)字）．

（3）為測量動摩擦因數(shù)，還需要測量出滑塊的質(zhì)量m2 與托盤和砝碼的總質(zhì)量m3，則滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ＝___________________（用m2、m3、a、重力加速度g表示），與真實值相比，測量的動摩擦因數(shù)____________（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

【答案】小于 0.496m/s2 偏大

【解析】

（1）[1]設(shè)滑塊的質(zhì)量為，托盤和砝碼的總質(zhì)量為，對滑塊和托盤整體由牛頓第二定律，對托盤由牛頓第二定律可得，化簡可得，即托盤受到細(xì)線的拉力小于托盤及砝碼的總重力。

（2）[2]運(yùn)用逐差法有：，，，則有：

其中代入數(shù)據(jù)解得：

（3）[3][4]以系統(tǒng)為研究對象，由牛頓第二定律得：，滑動摩擦力：，解得：；由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，但沒有考慮打點(diǎn)計時器給紙帶的阻力、細(xì)線和滑輪間、以及空氣等阻力，因此導(dǎo)致摩擦因數(shù)的測量值偏大。