Question

15．某同學設(shè)計了一個如圖1所示的裝置來測定滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)，其中A為滑塊，B和C是質(zhì)量可調(diào)的砝碼，不計繩和滑輪的質(zhì)量以及它們之間的摩擦，實驗中該同學在砝碼總質(zhì)量（m+m′=m₀）保持不變的條件下，改變m和m′的大小，測出不同m下系統(tǒng)的加速度，然后通過實驗數(shù)據(jù)的分析就可以求出滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)．

（1）該同學手中有打點計時器，紙帶，10個質(zhì)量均為100g的砝碼，滑塊，一端帶有定滑輪的長木板，細線，為了完成本實驗，得到所要測量的物理量，還應有BD．
A、秒表       B、毫米刻度尺         C、天平          D、低壓交流電源
（2）實驗中，該同學得到一條較為理想的紙帶，如圖2所示，從清晰的O點開始，每隔4個點取一個計數(shù)點（中間4個點沒畫出），分別記為A、B、C、D、E、F，各計數(shù)點到O點的距離為OA=1.61cm，OB=4.02cm，OC=7.26cm，OD=11.30cm，OE=16.14cm，OF=21.80cm，打點計時器打點頻率為50Hz，則由紙帶可得打E點時滑塊的速度v=0.53m/s，此次實驗滑塊的加速度a=0.81m/s²（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
（3）在實驗數(shù)據(jù)處理中，該同學以m為橫軸，以系統(tǒng)的加速度a為縱軸，繪制了如圖3所示的實驗圖線，結(jié)合本實驗可知滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ=0.30（g=10m/s²）

Answer 1

分析 （1）本實驗中需要交流電源和長度的測量工具．
（2）每隔4個點取一計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s，由勻加速規(guī)律可得，用平均速度等于中間時刻的瞬時速度求解速度、用△x=at²求解加速度．
（3）對系統(tǒng)應用牛頓第二定律，得到圖線的縱軸截距為-μg，可解得動摩擦因數(shù)．

解答 解：（1）A、打點計時器通過打點即可知道時間，故不需要秒表，故A錯誤．
B、實驗需要測量兩點之間的距離，故需要毫米刻度尺和，故B正確．
C、本實驗中可以不測滑塊的質(zhì)量，而且砝碼的質(zhì)量已知，故天平可以不選，故C錯誤．
D、打點計時器要用到低壓交流電源，故D正確．故選：BD
（2）每隔4個點取一計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s，故用平均速度等于中間時刻的瞬時速度可得：
v_E=$\frac{DF}{2T}$=$\frac{0.2180-0.1130}{2×0.1}$=0.53m/s；
由△x=at²可得：a=$\frac{△x}{{t}^{2}}$=$\frac{{x}_{CF}-{x}_{OC}}{0．{3}^{2}}$=0.81m/s²；
（3）對ABC系統(tǒng)應用牛頓第二定律可得：a=$\frac{mg-μ（M+m′）g}{M+{m}_{0}}$=$\frac{（1+μ）mg}{M+{m}_{0}}$，
所以，a--t圖象中，縱軸的截距為-μg，故-μg=-3，μ=0.30
故答案為：（1）BD（2）0.53；0.81（3）0.30．

點評 熟悉紙帶的處理方法，注意時間的數(shù)值和長度的單位、逐差法等；對于圖象問題，注意分析截距、斜率、面積等的含義．