19.物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù).實驗裝置如圖1,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端裝有定滑輪;木板上有一滑塊,其一端與電磁打點計時器的紙帶相連,另一端通過跨過定滑輪的細線與托盤連接.打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz.開始實驗時,在托盤中放入適量砝碼,滑塊開始做勻加速運動,在紙帶上打出一系列小點.
(1)圖2給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分:0、1、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點,每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點(圖中未標出),計數(shù)點間的距離如圖所示.根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算打計數(shù)點3時滑塊的速度是0.240m/s,滑塊的加速度是0.496m/s2 (保留三位有效數(shù)字).
(2)回答下列兩個問題:
①為測量動摩擦因數(shù),下列物理量中還應測量的有CD.(填入所選物理量前的字母)
A.木板的長度L         B.木板的質(zhì)量m1       C.滑塊的質(zhì)量m2
D.托盤和砝碼的總質(zhì)量m3       E.滑塊運動的時間t
②測量選定的物理量時需要的實驗器材是天平.
(3)滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=$\frac{{m}_{3}g-({m}_{2}+{m}_{3})a}{{m}_{2}a}$ (用被測物理量的字母表示,重力加速度為g).與真實值相比,測量的動摩擦因數(shù)偏大 (填“偏大”或“偏小”).

分析 (1)根據(jù)勻變速直線運動中某點的瞬時速度等于該過程中的平均速度大小可以求出某點的瞬時速度大小;
利用逐差法△x=aT2可以求出物體的加速度大小,
(2)根據(jù)牛頓第二定律有F=ma,由此可知需要測量的物理量.
(3)根據(jù)牛頓第二定律的表達式,可以求出摩擦系數(shù)的表達式.由于木塊滑動過程中受到空氣阻力,因此會導致測量的動摩擦因數(shù)偏大.

解答 解:(1)根據(jù)勻變速直線運動中某點的瞬時速度等于該過程中的平均速度大小
v3=$\frac{(2.40+2.88)×1{0}^{-2}}{2×0.1}$=0.240m/s
由勻變速運動的推論△x=aT2可知:
加速度a=$\frac{{a}_{1}+{a}_{2}+{a}_{3}}{3}$=$\frac{{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}-({s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3})}{9{T}^{2}}$=$\frac{3.88+3.39+2.88-(2.40+1.89+1.40)}{9×0.{1}^{2}}$×10-2=0.496m/s2
(2)①以系統(tǒng)為研究對象,由牛頓第二定律得:
m3g-f=(m2+m3)a,
滑動摩擦力:f=m2gμ,
解得:μ=$\frac{{m}_{3}g-({m}_{2}+{m}_{3})a}{{m}_{2}a}$,
要測動摩擦因數(shù)μ,
需要測出:滑塊的質(zhì)量m2 與托盤和砝碼的總質(zhì)量m3,故選:CD;
②測量選定的物理量時需要的實驗器材是天平
(3)由(2)可知,動摩擦因數(shù)的表達式為:μ=$\frac{{m}_{3}g-({m}_{2}+{m}_{3})a}{{m}_{2}a}$,
頓第二定律列方程的過程中,考慮了木塊和木板之間的摩擦,
故答案為:(1)0.496m/s2;(2)①CD②天平;(3)$\frac{{m}_{3}g-({m}_{2}+{m}_{3})a}{{m}_{2}a}$;偏大;

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理,了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項,同時要熟練應用所學基本規(guī)律解決實驗問題.

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A.在t1至t2時間內(nèi)消防隊員的重心在加速下降
B.在t2至t3時間內(nèi)消防隊員的重心在加速下降
C.在t2至t4時間內(nèi)消防隊員的重心在減速下降
D.t3時刻消防隊員的加速度為零

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經(jīng)過同學們充分的討論,不斷完善實驗方案,最后實驗取得數(shù)據(jù)如下:
樣 品長 度200N400N600N800N
樣品A1m0.50cm20.02cm0.04cm0.06cm0.08cm
樣品B2m0.50cm20.08cm0.16cm0.24cm0.32cm
樣品C1m1.00cm20.01cm0.02cm0.03cm0.04cm
樣品D3m0.50cm20.18cm0.36cm0.54cm0.72cm
樣品E1m0.25cm20.04cm0.08cm0.12cm0.32cm
分析樣品C的數(shù)據(jù)可知,其所受拉力F(單位N)與伸長量x(單位m)遵循的函數(shù)關系式是F=2×106x.對比各樣品的實驗數(shù)據(jù)可知,懸索受到的拉力與懸索的伸長量成正比,其比例系數(shù)與懸索長度平方的倒數(shù)成正比、與懸索的橫截面積的大小成正比.

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