Question

13．如圖所示為一種擺式摩擦因數測量儀，可側量輪胎與地面間動摩擦因數，其主要部件有：底部固定有輪胎橡膠片的擺錘和連接擺錘的可繞軸O在豎直平面內自由轉動的輕質細桿．具體實驗步驟如下：
I、將測量儀固定在水平地面上；
Ⅱ、將擺錘從與O等高的位置由靜止釋放；
Ⅲ、當擺錘擺到最低點附近時，側量出橡膠片緊壓地面摩擦過的一小段距離s（s＜＜L），之后繼續(xù)擺至最高位置，測量出細桿與豎直方向的角度θ．
（1）為測量輪胎與地面間動摩擦因數，還需要測量的物理量有擺錘的質量為m，擺錘重心到O點的距離L；
（2）若將擺錘對地面的壓力視為大小為F的恒力，重力加速度為g，橡膠片與地面之間的動摩擦因數為$\frac{mgLcosθ}{Fs}$；
（3）為進一步減小實驗誤差，你認為本實驗還可以在哪些地方改進？多測量幾次求平均值，也可以用傳感器來測量擺錘對地面的壓力．

Answer 1

分析 擺錘在上述過程中動能變化為零，重力勢能減小，損失的機械能為減小的重力勢能，根據除了重力以外的力做功量度機械能的變化求解動摩擦因數的表達式，從而確定還需要測量的物理量，

解答 解：（1、2）擺錘運動過程中，根據動能定理得：
mgLcosθ-μFs=0，橡膠片與地面之間的動摩擦因數μ=$\frac{mgLcosθ}{Fs}$，所以還需要測量擺錘的質量為m，擺錘重心到O點的距離L，
（3）為進一步減小實驗誤差，我們可以多測量幾次求平均值，也可以用傳感器來測量擺錘對地面的壓力．
故答案為：（1）擺錘的質量為m，擺錘重心到O點的距離L；
（2）$\frac{mgLcosθ}{Fs}$；
（3）多測量幾次求平均值，也可以用傳感器來測量擺錘對地面的壓力．

點評 能夠分析運動過程中動能和勢能的變化情況，知道根據除了重力以外的力做功量度機械能的變化，難度適中．