Question

11．甲、乙兩同學(xué)用如圖甲實(shí)驗(yàn)所示的裝置測滑塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)，在一端裝有定滑輪的長木板上固定有甲、乙兩個(gè)光電門，與光電門相連的計(jì)時(shí)器能顯示滑塊上的遮光片通過光電門時(shí)遮光的時(shí)間，滑塊通過繞過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩與測力計(jì)掛鉤相連，測力計(jì)下吊著裝有沙的沙桶，測力計(jì)能顯示掛鉤所受的拉力，滑塊對長木板的壓力大小等于滑塊的重力大小，已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g．

（1）為了滿足實(shí)驗(yàn)的要求，下列說法正確的是AD．
A．長木板應(yīng)放在水平桌面上
B．長木板沒有定滑輪的一端應(yīng)適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力
C．沙和沙桶及測力計(jì)的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量
D．定滑輪與滑塊之間的細(xì)繩應(yīng)與長木板平行
（2）實(shí)驗(yàn)前用20分度的游標(biāo)卡尺測出遮光片的寬度，如圖所示，其示數(shù)d=0.230cm．
（3）甲同學(xué)測出兩光電門之間的距離為L，將滑塊從圖示位置由靜止釋放，測得滑塊通過甲、乙兩光電門的時(shí)間分別為t₁、t₂，記錄測力計(jì)的示數(shù)F，則滑塊運(yùn)動的加速度大小a=$\frac{dbnmqzx^{2}}{2L}（\frac{1}{{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{{t}_{1}^{2}}）$（用字母表示）．
（4）多次改變沙桶里沙的質(zhì)量，重復(fù)（3）的步驟，根據(jù)測得的多組F和a作出a-F圖象如圖丙所示，由圖象可知，滑塊的質(zhì)量為$\frac{{F}_{0}}{{a}_{0}}$，滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為$\frac{{a}_{0}}{g}$．

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)原理，小車受重力，支持力和拉力，小車與滑輪間的細(xì)繩與長木板平行，測力計(jì)的示數(shù)等于小車所受的合外力；
（2）明確游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，注意讀數(shù)時(shí)不需要估讀
（3）用平均速度代替瞬時(shí)速度求得通過甲乙光電門的速度，根據(jù)速度位移公式求得加速度；
（4）根據(jù)牛頓第二定律求得a-F的關(guān)系式，根據(jù)丙圖即可求得質(zhì)量和摩擦因數(shù)

解答 解：（1）測量摩擦因數(shù)，現(xiàn)根據(jù)遮光板通過光電門的時(shí)間求得瞬時(shí)速度，根據(jù)速度位移公式求得加速度，根據(jù)牛頓第二定律求得摩擦因數(shù)和物塊的質(zhì)量，其中繩子的拉力即為物體的水平拉力，故木板需要水平放在桌面上，并且定滑輪與滑塊之間的細(xì)繩應(yīng)與長木板平行，拉力是根據(jù)測力計(jì)讀出來的，故無需孩子到沙和沙桶的質(zhì)量，故AD正確，BC錯(cuò)誤；
（2）20分度的游標(biāo)卡尺精度為0.05mm；
固定刻度讀數(shù)為0.2cm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×6mm=0.30mm=0.030cm，
所以最終讀數(shù)為：0.2cm+0.030mm=0.230mm
（3）通過甲乙遮光板的速度分別為${v}_{1}=\fracb5euygz{{t}_{1}}$，${v}_{2}=\fracdi6nj6i{{t}_{2}}$，根據(jù)速度位移公式可知${v}_{2}^{2}{-v}_{1}^{2}=2aL$，解得a=$\frac{kjcqzsg^{2}}{2L}（\frac{1}{{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{{t}_{1}^{2}}）$
（4）根據(jù)牛頓第二定律可知F-μmg=ma，解得a=$\frac{F}{m}-μg$，故-a₀=-μg，$\frac{1}{m}=\frac{{a}_{0}}{{F}_{0}}$，解得$m=\frac{{F}_{0}}{{a}_{0}}$，$μ=\frac{{a}_{0}}{g}$
故答案為：（1）AD（2）0.230（3）$\frac{lw5lznb^{2}}{2L}（\frac{1}{{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{{t}_{1}^{2}}）$（4）$\frac{{F}_{0}}{{a}_{0}}$；$\frac{{a}_{0}}{g}$

點(diǎn)評 對于實(shí)驗(yàn)問題一定要明確實(shí)驗(yàn)原理，并且親自動手實(shí)驗(yàn)，掌握勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律應(yīng)用，熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問題