Question

(8分)有兩個(gè)物理興趣小組在一次探究活動(dòng)中，想測(cè)量滑塊和長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。

⑴第一小組：利用平衡條件來(lái)測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)。

該小組同學(xué)設(shè)計(jì)了兩種實(shí)驗(yàn)方案：

方案A：長(zhǎng)木板固定，用彈簧秤拉動(dòng)木塊，如圖甲所示；

方案B：木塊通過(guò)彈簧秤連接到墻壁，用手拉動(dòng)木板，如圖乙所示。

①上述兩種方案中，你認(rèn)為更合理的方案是           (填“A”或“B”)，原因是               ；

②該實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)量的物理量是                   ，滑塊和長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝         。

⑵第二小組：利用牛頓第二定律來(lái)測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)。

實(shí)驗(yàn)裝置如圖丙所示，一端裝有定滑輪的、表面粗糙的長(zhǎng)木板固定在水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，長(zhǎng)木板上有一滑塊，滑塊右側(cè)固定一輕小動(dòng)滑輪，鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)繞在滑輪上的水平輕繩相連，放開(kāi)鉤碼，滑塊在長(zhǎng)木板上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)時(shí)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F ′，處理紙帶，得到滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a；改變鉤碼個(gè)數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)；以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F ′為縱軸，加速度a為橫軸，得到的圖象是縱軸截距大小等于b的一條傾斜直線，如圖丁所示。已知滑塊和輕小動(dòng)滑輪的總質(zhì)量為m，重力加速度為g，忽略滑輪與輕繩之間的摩擦。則滑塊和長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝         。

 

Answer 1

【答案】

⑴①B，因?yàn)樵诜桨窤中，木塊要在長(zhǎng)木板上勻速運(yùn)動(dòng)，而在方案B中，對(duì)木塊的運(yùn)動(dòng)無(wú)限制，且彈簧秤是靜止的，便于讀數(shù)；②木塊的重力G、彈簧秤的示數(shù)F，；⑵。

【解析】

試題分析：⑴①在兩種方案中，滑塊與木板之間的摩擦為滑動(dòng)摩擦力，依據(jù)的實(shí)驗(yàn)原理肯定是滑動(dòng)摩擦定律，因此為達(dá)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹�—測(cè)出動(dòng)摩擦因數(shù)，需知道滑動(dòng)摩擦力和正壓力的大小，因此在方案A中，滑塊要在長(zhǎng)木板上勻速運(yùn)動(dòng)，彈簧秤的讀數(shù)才等于滑塊與木板間的滑動(dòng)摩擦力大小，而在方案B中，無(wú)論木板如何運(yùn)動(dòng)，對(duì)滑塊都存在彈簧秤的拉力和滑動(dòng)摩擦力相平衡，且在方案B中，彈簧秤是靜止的，便于讀數(shù)，故更合理的方案是B；

②由①中分析可知，實(shí)驗(yàn)中需測(cè)量的物理量為木塊的重力G、彈簧秤的示數(shù)F，根據(jù)滑動(dòng)摩擦定律可知，滑塊和長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝；

⑵對(duì)滑塊和輕小動(dòng)滑輪，根據(jù)牛頓第二定律有：2F ′－μmg＝ma，即F ′＝＋，對(duì)照F ′-a圖象可知，＝b，解得：μ＝。

考點(diǎn)：本題主要考查了力學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，涉及到實(shí)驗(yàn)原理的理解、誤差的分析、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)處理等知識(shí)，屬于中檔題。