Question

實(shí)驗(yàn)
I．某物理興趣小組在一次探究活動(dòng)中，要測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，右端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其左端與穿過(guò)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，右端通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)線與托盤連接．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源頻率為50Hz．開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在
紙帶上打出一系列點(diǎn)．
（1）圖2給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），用刻度尺測(cè)量出計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a=

0.497m/s²

（保留三位有效數(shù)字）．
（2）請(qǐng)回答下列兩個(gè)問(wèn)題：
①為了測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，還需測(cè)量的物理量是

CD

（填寫字母代號(hào)）
A．木板的長(zhǎng)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．滑塊的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t
②欲測(cè)量①中所選定的物理量，所需要的實(shí)驗(yàn)器材是

天平

．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，用托盤和砝碼的總重力來(lái)代替細(xì)繩對(duì)滑塊的拉力，則滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=

m3g-m2a

m2g

 （用L、g、a、
m₁、m₂、m₃、t中所需要的字母表示）．與真實(shí)值相比，測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)

偏大

 （填“偏大”或“偏小”）．
II．在“互成角度的兩個(gè)力的合成”實(shí)驗(yàn)中，如圖3所示，用AB兩彈簧秤拉橡皮條結(jié)點(diǎn)O，使其位于E處，此時(shí)α+β=90°，然后保持A的讀數(shù)不變，當(dāng)α角由圖3中所示的值逐漸減小時(shí)，要使結(jié)點(diǎn)仍在E處，可采取的辦法是

B

A．增大B的讀數(shù)，減小β角
B．減小B的讀數(shù)，減小β角
C．減小B的讀數(shù)，增大β角
D．增大B的讀數(shù)，增大β角．

Answer 1

分析：I、（1）紙帶法實(shí)驗(yàn)中，若紙帶勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得紙帶上的點(diǎn)間距，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=aT²，可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)加速度；
（2）根據(jù)牛頓第二定律，寫出滑動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式，即可知道需要測(cè)量的物理量；
（3）對(duì)木塊受力分析，根據(jù)牛頓第二定律列方程，可求出滑動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式，由于木塊滑動(dòng)過(guò)程中受到空氣阻力，因此會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)偏大．
II、要使結(jié)點(diǎn)不變，應(yīng)保證合力大小、方向不變，保持A的讀數(shù)不變，即要求一個(gè)分力大小不變，故可以根據(jù)平行四邊形定則作圖分析得出結(jié)果．

解答：解：Ⅰ．（1）每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)，說(shuō)明相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.1s，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=at²，即逐差法可以求物體的加速度大小：
a=

a1+a2+a3

3

=

(s4+s5+s6)-(s1+s2+s3)

9T2

=0.497m/s²
故答案為：0.497m/s²．
（2）①設(shè)托盤和砝碼質(zhì)量為m₃，滑塊的質(zhì)量m₂ ，摩擦因數(shù)為μ，則摩擦力為f=m₂gμ
根據(jù)牛頓第二定律有：m₃g-m₂gμ=（m₃+m₂）a，由此可知出根據(jù)逐差法求出的加速度之外，還需要測(cè)量托盤和砝碼質(zhì)量為m₃，滑塊的質(zhì)量m₂ ，故ABE錯(cuò)誤，CD正確．
故選CD． 
②根據(jù)①問(wèn)分析可知在測(cè)量質(zhì)量的時(shí)候需要用到的儀器是天平．
故答案為：天平．
（3）根據(jù)牛頓第二定律有：m₃g-m₂gμ=m₂a，故解得：
μ=

m3g-m2a

m2g

，
由于根據(jù)牛頓第二定律列方程的過(guò)程中，即考慮了木塊和木板之間的摩擦，沒(méi)有考慮細(xì)線和滑輪以及空氣阻力等，故導(dǎo)致摩擦因數(shù)的測(cè)量會(huì)偏大．
故答案為：

m3g-m2a

m2g

，偏大．
II．該題本質(zhì)上考查了物體的動(dòng)態(tài)平衡，由題意可知：保持D點(diǎn)位置不動(dòng)，即合力大小方向不變，彈簧測(cè)力計(jì)A的讀數(shù)不變，因此根據(jù)要求作出力的平行四邊形定則，畫出受力分析圖如下：

所以由圖可知α角逐漸變小時(shí)，B的示數(shù)減小，同時(shí)β角減小，故ACD錯(cuò)誤，B正確．
故選B．

點(diǎn)評(píng)：I、能夠從物理情境中運(yùn)用物理規(guī)律找出所要求解的物理量間的關(guān)系，表示出需要測(cè)量的物理量，運(yùn)用儀器進(jìn)行測(cè)量，正確的進(jìn)行有關(guān)誤差分析．
II、明確矢量合成的法則，熟練應(yīng)用平行四邊形定則解題；實(shí)驗(yàn)中的具體步驟要本著簡(jiǎn)單易行，便于操作，有利于減小誤差進(jìn)行，所有操作步驟的設(shè)計(jì)都是以實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑橹行恼归_．