13.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個點(圖2中未標(biāo)出),計數(shù)點間的距離如圖2所示,根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算得加速度a=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(yīng)測量的有CD(填入所選物理量前的字母).
A、木板的長度lB、木板的質(zhì)量m1
C、滑塊的質(zhì)量m2D、托盤和砝碼的總質(zhì)量m3
E、滑塊運動的時間t
②測量①中所選定的物理量時需要的實驗器材是刻度尺.
(3)滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=$\frac{{m}_{3}g-({m}_{2}+{m}_{3})a}{{m}_{2}g}$(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”),寫出支持你的看法的一個論據(jù):沒有考慮紙帶與打點計時器間的摩擦和空氣阻力等因素.

分析 (1)利用逐差法△x=aT2可以求出物體的加速度大小,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。
(2)根據(jù)牛頓第二定律有=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(dǎo)致測量的動摩擦因數(shù)偏大.

解答 解:(1)由勻變速運動的推論△x=aT2可知:
加速度a=$\frac{({s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6})-({s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3})}{9{T}^{2}}$=$\frac{(3.88+3.39+2.88)-(2.4+1.89+1.4)}{9×0.{1}^{2}}$×10-2m/s2=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=$\frac{{m}_{3}g-({m}_{2}+{m}_{3})a}{{m}_{2}g}$,
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;
要測量動摩擦因數(shù),還需要算出加速度,因此①中所選定的物理量時需要的實驗器材是刻度尺;
(3)由(2)可知,動摩擦因數(shù)的表達式為:μ=$\frac{{m}_{3}g-({m}_{2}+{m}_{3})a}{{m}_{2}g}$,
由牛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,
但沒有考慮打點計時器給紙帶的阻力、細線和滑輪間、以及空氣等阻力,因此導(dǎo)致摩擦因數(shù)的測量值偏大.
故答案為:
(1)0.496m/s2;
(2)CD;
(3)刻度尺;
(4)$\frac{{m}_{3}g-({m}_{2}+{m}_{3})a}{{m}_{2}g}$,偏大,沒有考慮紙帶與打點計時器間的摩擦和空氣阻力等因素.

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(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實驗問題;并能夠通過紙帶求解加速度,難點是根據(jù)牛頓第二定律求解出動摩擦因素的表達式進行分析.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

20.如圖甲所示,波源S在垂直于x軸的方向上做簡諧運動,并形成沿x軸正方向、負(fù)方向傳播的橫波,波源兩側(cè)的P、Q兩點相距2.4m,t=0時刻波源從平衡位置開始震動,以向上為正方向,圖乙中實線為P點的振動情況,虛線為Q點的振動情況,則下列判斷正確的是( 。
A.該波的波長為3.2m
B.t=2s時,波源經(jīng)過平衡位置向上振動
C.P點與波源S相距0.8m
D.該波在該介質(zhì)中的傳播速度為0.8m/s
E.該波在介質(zhì)中的傳播速度為2.4m/s

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

4.某航母跑道長為200m,飛機在航母上滑行的加速度α大小滿足5.25m/s2≤a≤6m/s2,起飛需要的最低速度為50m/s.若要飛機正常起飛,飛機在滑行前,需要借助彈射系統(tǒng)獲得的初速度可能是( 。
A.5m/sB.10m/sC.20m/sD.25m/s

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.下列物理量中屬于力學(xué)的基本量和基本單位是( 。
A.長度  米B.力  牛頓C.速度  米/秒D.加速度  米/秒2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

8.如圖所示,一質(zhì)量為M的長方形木板B放在光滑的水平地面上,在其右端放一質(zhì)量為m的小木塊A,m<M,現(xiàn)給B一初速度v0使B開始向右運動,A開始時靜止,但最后A剛好沒有滑離B板.A與B間的動摩擦因數(shù)為μ.求:
①木板B從開始運動到相對A靜止所用的時間;
②木板B從開始運動到相對A靜止所通過的距離;
③小木塊A相對木板滑行的最大距離.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

18.河水由西向東流,河寬為800m,河中各點的水流速度大小為v,各點到較近河岸的距離為x米,v與x的關(guān)系為v=$\frac{3}{400}$x(m/s),讓小船船頭垂直河岸由南向北渡河,小船劃水速度大小恒為v=4m/s,則下列說法中正確的是( 。
A.小船渡河的軌跡為直線
B.小船在河水中的最大速度是5 m/s
C.小船在距南岸200m處的速度小于距北岸200m處的速度
D.小船渡河的時間是200s

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

5.如圖所示是平放在水平地面上的汽缸,總長為2l,缸內(nèi)活塞面積為S.厚度不計,汽缸與地面間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力都是f0,一勁度系數(shù)為k的水平彈簧,一端與活塞相連,另一端固定在墻上,活塞可在缸內(nèi)無摩擦地滑動,當(dāng)缸內(nèi)充有溫度為T0、壓強為P0(大氣壓強也是P0)的理想氣體時,活塞平衡于汽缸中央,彈簧恰處于自然長度,要使活塞緩慢右移至汽缸口,缸內(nèi)氣體溫度應(yīng)升至多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

2.如圖是一個電場中的等勢面分布.
(1)A、B兩點中,電場強度較大的點是:A;
(2)某次運動中,一個電子的軌跡依次經(jīng)過b、c、d、e四個等勢面,則電子從b等勢面運動到e等勢面過程中,靜電力做功15eV;若電子經(jīng)過b等勢面時電子的動能為20eV,則電子經(jīng)過e等勢面的動能為35eV.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.如圖所示,是某物體的v-t圖象.在前20秒內(nèi),物體位移的大小是125m,物體改變運動方向的時刻是15s末,在最后5秒內(nèi),物體做勻加速直線運動.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案