Question

為了測定木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)，利用現(xiàn)有的器材：“木板、木塊、彈簧秤、刻度尺、秒表、砂桶與砂”，有人設計了下面三種實驗方案：

（1）增減砂桶內(nèi)的砂，使木塊勻速運動，并測出砂與砂桶質(zhì)量；
（2）用力把木板向左抽出，并測出彈簧秤的讀數(shù)；
（3）讓木塊從木板頂端加速滑到底端，并測出下滑時間．
如果這三個實驗的操作正確無誤，你認為哪個實驗方案測動摩擦因數(shù)最準確而且最簡單？答：

（2）

．
試從實驗原理上對每個方案作出簡要分析和評價．
方案（1）

增減沙桶內(nèi)的沙，使木塊勻速運動時，木塊所受的摩擦力μmg等于沙及桶的重力Mg，有μ=

M

m

，此方案要通過觀察粗略確定木塊是否做勻速運動，不準確，誤差大．

方案（2）

用力F拉出木板時，木塊受摩擦力作用，該力f可直接由彈簧測力計測出，則μ=

f

G

，且木板是不是勻速拉動不影響實驗結(jié)果，簡便，易操作，

方案（3）

根據(jù)牛頓第二定律mgsinθ-μmgcosθ=ma和運動學公式s=

1

2

at2．得：μ=tgθ-

2s

gt2cosθ

，由此看出其實驗的測量量多，因此測量帶來的誤差大．

．

Answer 1

分析：從方便實驗操作與減小實驗誤差的角度分析各實驗方案的優(yōu)劣．

解答：解：方案（1）：增減沙桶內(nèi)的沙，使木塊勻速運動時，木塊所受的摩擦力μmg等于沙及桶的重力Mg，有μ=

M

m

，此方案要通過觀察粗略確定木塊是否做勻速運動，不準確，誤差大．
方案（2）：用力F拉出木板時，木塊受摩擦力作用，該力f可直接由彈簧測力計測出，則μ=

f

G

，且木板是不是勻速拉動不影響實驗結(jié)果，簡便，易操作，
方案（3）：根據(jù)牛頓第二定律mgsinθ-μmgcosθ=ma和運動學公式s=

1

2

at2．得：μ=tgθ-

2s

gt2cosθ

，由此看出其實驗的測量量多，因此測量帶來的誤差大．
故答案為：（1）增減沙桶內(nèi)的沙，使木塊勻速運動時，木塊所受的摩擦力μmg等于沙及桶的重力Mg，有μ=

M

m

，此方案要通過觀察粗略確定木塊是否做勻速運動，不準確，誤差大．
（2）用力F拉出木板時，木塊受摩擦力作用，該力f可直接由彈簧測力計測出，則μ=

f

G

，且木板是不是勻速拉動不影響實驗結(jié)果，簡便，易操作，
（3）根據(jù)牛頓第二定律mgsinθ-μmgcosθ=ma和運動學公式s=

1

2

at2．得：μ=tgθ-

2s

gt2cosθ

，由此看出其實驗的測量量多，因此測量帶來的誤差大．

點評：由于本實驗的成功與否主要體現(xiàn)在實驗條件的優(yōu)化上，故本探究題滲透了多種物理問題的科學研究方法，對培養(yǎng)學生良好的科學品質(zhì)、創(chuàng)造能力有很好的作用．