Question

9．物理小組在一次探究活動(dòng)中測量木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，一表面粗糙的長木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；長木板上有一正方體木塊，其一端與紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與砝碼盤連接．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz．開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在砝碼盤中放入適量砝碼，木塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列點(diǎn)．

（1）實(shí)驗(yàn)開始之前某同學(xué)用游標(biāo)卡尺測得正方體木塊邊長，讀數(shù)如圖乙所示，則邊長為91.55mm．
（2）如圖丙所示是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，測得相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為s_AB=4.22cm、s_BC=4.64cm、s_CD=5.08cm、s_DE=5.49cm，s_EF=5.91cm，s_FG=6.34cm，則木塊的加速度a=0.42m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（3）然后該組同學(xué)用天平測得木塊的質(zhì)量為M，砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量為m；若木塊的加速度用a表示，重力加速度用g表示，則所求木塊與長木板間動(dòng)摩擦因數(shù)表達(dá)式為μ=$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$．（用被測物理量的字母表示）

Answer 1

分析 （1）先確定游標(biāo)卡尺的精度，然后讀出主尺與游標(biāo)尺的示數(shù)，主尺與游標(biāo)尺的示數(shù)之和是游標(biāo)尺的示數(shù)；螺旋測微器固定刻度與可動(dòng)刻度的示數(shù)之和是螺旋測微器的示數(shù)．
（2）由圖示數(shù)據(jù)，根據(jù)△x=at²可以求出加速度；
（3）求出加速度后，根據(jù)牛頓第二定律求得摩擦因數(shù)．

解答 解（1）由主尺上讀得以cm為單位的整數(shù)部分為9.1cm，游標(biāo)尺上第11個(gè)刻度與主尺刻度對齊，所以讀數(shù)為9.1cm+0.05mm×11=91.55mm．
（2）根據(jù)題意，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=0.1s，根據(jù)△s=aT²，得s_DE-s_AB=3a₁T²，s_EF-s_BC=3a₂T²，s_FG-s_CD=3a₃T²，
所以小車的加速度a=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$=0.42m/s²．
（3）對砝碼盤、砝碼和木塊整體受力分析，由牛頓第二定律得mg-μMg=（M+m）a，解得μ=$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$
故答案為：（1）91.55　（2）0.42�。�3）$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$

點(diǎn)評 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，同時(shí)要熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問題