Question

13．某實驗小組利用彈簧秤和刻度尺測量滑塊在木板上運動的最大速度；
實驗步驟：
①用彈簧秤測量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G；
②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細繩和固定彈簧秤相連，如圖甲所示．在A端向右拉動木板，待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F；
③改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量，重復步驟①②；
實驗數(shù)據(jù)如表所示：

G/N	1.50	2.00	2.50	3.00	3.50	4.00
F/N	0.59	0.83	0.99	1.22	1.37	1.61

④如圖乙所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測量重物P離地面的高度h；
⑤滑塊由靜止釋放后開始運動并最終停在木板上的D點（未與滑輪碰撞），測量C、D間的距離S．
完成下列作圖和填空：

（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標紙上作出F-G圖線；
（2）由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)μ=0.40（保留2位有效數(shù)字）；
（3）滑塊最大速度的大小v=$\sqrt{2μg（S-h）}$（用h、s、μ和重力加速度g表示）；
（4）實驗過程中是否需勻速拉動木板？否（填“是”或“否”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)所測數(shù)據(jù)描點即可，注意所連的線必須是平滑的，偏離太遠的點舍棄；
（2）由實驗圖甲可知F=μG，即F-G圖象上的直線的斜率代表動摩擦因數(shù)μ；
（3）當重物P停止運動時，滑塊達到最大速度，此后做勻減速運動，動摩擦因數(shù)μ在（2）中已知，根據(jù)運動規(guī)律公式v²-v₀²=2as列式即可求解．
（4）根據(jù)木板和滑塊的運動，可知，滑塊靜止但受到滑動摩擦力即可判斷

解答 解：（1）根據(jù)描點法在F-G圖象上描出各點，再連接起來，如圖所示；
（2）由圖甲可知F=μG，則F-G圖象上的直線的斜率代表μ值的大小．由F-G圖象可知μ=$\frac{1.6-0.4}{4-1}=0.4$0；
（3）當重物P剛好下落到地面時，滑塊的速度v最大，此時滑塊的位移為h，此后滑塊做加速度為μg的勻減速運動，
由公式v²-v₀²=2as知滑塊的最大速度v_max滿足：v_max²=2μg（S-h），
則v_max=$\sqrt{2μg（S-h）}$．
（4）滑塊不同，木板運動，故彈簧測量出的數(shù)值就是滑動摩擦力的數(shù)值，故不需要木板勻速運動
故答案為：（1）如圖所示；（2）0.40；（3）$\sqrt{2μg（S-h）}$；（4）否

點評 本題既考查了學生實驗創(chuàng)新能力、運用圖象處理實驗數(shù)據(jù)的能力，又考查了物體做勻加速運動的規(guī)律．求滑塊的最大速度時，需注意重物剛落地時，滑塊速度最大．