Question

11．甲、乙兩同學用如圖甲實驗所示的裝置測滑塊與長木板之間的動摩擦因數，在一端裝有定滑輪的長木板上固定有甲、乙兩個光電門，與光電門相連的計時器能顯示滑塊上的遮光片通過光電門時遮光的時間，滑塊通過繞過定滑輪的輕質細繩與測力計掛鉤相連，測力計下吊著裝有沙的沙桶，測力計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，已知當地的重力加速度為g．

（1）為了滿足實驗的要求，下列說法正確的是AD．
A．長木板應放在水平桌面上
B．長木板沒有定滑輪的一端應適當墊高，以平衡摩擦力
C．沙和沙桶及測力計的總質量應遠小于滑塊的質量
D．定滑輪與滑塊之間的細繩應與長木板平行
（2）實驗前用20分度的游標卡尺測出遮光片的寬度，如圖所示，其示數d=0.230cm．
（3）甲同學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、乙兩光電門的時間分別為t₁、t₂，記錄測力計的示數F，則滑塊運動的加速度大小a=$\frac{t0bbv08^{2}}{2L}（\frac{1}{{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{{t}_{1}^{2}}）$（用字母表示）．
（4）多次改變沙桶里沙的質量，重復（3）的步驟，根據測得的多組F和a作出a-F圖象如圖丙所示，由圖象可知，滑塊的質量為$\frac{{F}_{0}}{{a}_{0}}$，滑塊與長木板間的動摩擦因數為$\frac{{a}_{0}}{g}$．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，小車受重力，支持力和拉力，小車與滑輪間的細繩與長木板平行，測力計的示數等于小車所受的合外力；
（2）明確游標卡尺讀數的方法是主尺讀數加上游標讀數，注意讀數時不需要估讀
（3）用平均速度代替瞬時速度求得通過甲乙光電門的速度，根據速度位移公式求得加速度；
（4）根據牛頓第二定律求得a-F的關系式，根據丙圖即可求得質量和摩擦因數

解答 解：（1）測量摩擦因數，現根據遮光板通過光電門的時間求得瞬時速度，根據速度位移公式求得加速度，根據牛頓第二定律求得摩擦因數和物塊的質量，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繩應與長木板平行，拉力是根據測力計讀出來的，故無需孩子到沙和沙桶的質量，故AD正確，BC錯誤；
（2）20分度的游標卡尺精度為0.05mm；
固定刻度讀數為0.2cm，游標讀數為0.05×6mm=0.30mm=0.030cm，
所以最終讀數為：0.2cm+0.030mm=0.230mm
（3）通過甲乙遮光板的速度分別為${v}_{1}=\fracanlnerg{{t}_{1}}$，${v}_{2}=\fracywn7xqu{{t}_{2}}$，根據速度位移公式可知${v}_{2}^{2}{-v}_{1}^{2}=2aL$，解得a=$\frac{ybz8z8p^{2}}{2L}（\frac{1}{{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{{t}_{1}^{2}}）$
（4）根據牛頓第二定律可知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）$\frac{jm29ktb^{2}}{2L}（\frac{1}{{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{{t}_{1}^{2}}）$（4）$\frac{{F}_{0}}{{a}_{0}}$；$\frac{{a}_{0}}{g}$

點評 對于實驗問題一定要明確實驗原理，并且親自動手實驗，掌握勻變速直線運動的規(guī)律應用，熟練應用所學基本規(guī)律解決實驗問題