Question

2．為了測(cè)量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ，某小組使用位移傳感器設(shè)計(jì)了如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置，讓鐵塊從傾斜木板上A點(diǎn)由靜止釋放作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位移傳感器可以測(cè)出鐵塊到傳感器的距離，連接計(jì)算機(jī)，描繪出鐵塊相對(duì)傳感器的位移s隨時(shí)間t變化規(guī)律如圖2．

①根據(jù)圖線，計(jì)算0.6s時(shí)鐵塊速度v=0.6m/s，加速度a=1m/s²；
②為了測(cè)定μ，還需要測(cè)量哪一個(gè)物理量C；（已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度g）
A．鐵塊質(zhì)量m    B．鐵塊所受合力F    C．A點(diǎn)的高度h    D．鐵塊所受支持力F_N
③為了減少誤差，下列最可行的一個(gè)措施是B．
A．木板的傾角越大越好        B．A點(diǎn)與傳感器距離適當(dāng)大些
C．選擇體積大的空心鐵塊      D．鐵塊必須由靜止釋放．

Answer 1

分析 ①鐵塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間內(nèi)中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度；根據(jù)加速度的定義式即可求出加速度；
②根據(jù)牛頓第二定律得到加速度表達(dá)式，確定待測(cè)量；
③為了提高木塊與木板間摩擦力因數(shù)μ的測(cè)量精度，可行的措施是A點(diǎn)與傳感器位移適當(dāng)大些或減小斜面的傾角．

解答 解：①根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間內(nèi)中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度，
得0.6s末的速度為：v=$\frac{0.24-0}{0.4}$m/s=0.6m/s，
0.2s末的速度為：v′=$\frac{0.32-0.24}{0.4}$=0.2m/s，
則木塊的加速度為：a=$\frac{v-v′}{t}$=$\frac{0.6-0.2}{0.4}$=1m/s²．
②選取木塊為研究的對(duì)象，木塊沿斜面方向是受力：ma=mgsinθ-μmgcosθ
得：μ=$\frac{gsinθ-a}{gcosθ}$
所以要測(cè)定摩擦因數(shù)，還需要測(cè)出斜面的傾角θ，故需要知道A點(diǎn)的高度h；
故選C；
③在實(shí)驗(yàn)中，誤差注意是偶然誤差，為了減少誤差，應(yīng)使木塊的運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)一些，可以減小斜面的傾角、增加木塊在斜面上滑行的位移等，傳感器開(kāi)始的計(jì)時(shí)時(shí)刻不一定必須是木塊從A點(diǎn)釋放的時(shí)刻．故B正確，ACD錯(cuò)誤；
故答案為：
①0.6，1；
②C；
③B．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，以及會(huì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)的原理得出動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式，從而確定所需測(cè)量的物理量．