Question

【題目】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)裝置如圖甲，一表面粗糙的木板固定在水平面桌上，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50 Hz。開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤(pán)中放入適量砝碼，滑塊開(kāi)始做加勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列小點(diǎn)。

（1）圖乙給出的是實(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)間的距離如圖乙所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算滑塊的加速度a＝_________m/s2,打第4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)滑塊的速度v4＝_________m/s。（保留三位有效數(shù)字）。

（2）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_________。（填入所選物理量前的字母）

A．木板的長(zhǎng)度LB．木板的質(zhì)量m1C．滑塊的質(zhì)量m2

D．托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m3E．滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t

（3）滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝___________（用被測(cè)物理量的字母表示，重力加速度為g）。

（4）與真實(shí)值相比，測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)________（填“偏大”或“偏小” ）。

Answer 1

【答案】 0．495～0．497m/s2 0.314m/s； CD 偏大

【解析】（1）每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)，則相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為，將第一段位移舍掉，設(shè)1、2兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離為x1，則第6、7之間的距離為x6，利用勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論△x=aT2，根據(jù)逐差法可得， ， ， ，平均加速度為： ，由以上可得： ，帶入數(shù)據(jù)解得：a=0.496m/s2。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4點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小為： 。

（2）（3）以整體為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得： ，滑動(dòng)摩擦力： ，聯(lián)立解得： 要測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)μ，需要測(cè)出：滑塊的質(zhì)量m2與托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m3，故選CD。

（4）在列牛頓第二定律列方程的過(guò)程中，只考慮了木塊和木板之間的摩擦，但沒(méi)有考慮打點(diǎn)計(jì)時(shí)器給紙帶的阻力、細(xì)線(xiàn)和滑輪間、以及空氣等阻力，因此導(dǎo)致摩擦因數(shù)的測(cè)量值偏大。