Question

10．一组同学用如图（a）所示装置测量木块和长木板间的动摩擦因数，将一端装有定滑轮的长木板固定在桌面上，在长木板的另一端安装打点计时器，选取适当长度的细线将木块和砂桶连接起来，将木块靠近打点计时器，纸带穿过打点计时器并固定住，接通打点计时器，放开木块，砂桶触地后，木块继续向前运动一段距离停住．断开电源，取下纸带，只需利用木块减速运动阶段纸带上的数据即可算得木块和长木板间的动摩擦因数．图（b）为实验中打出的一条纸带，纸带的左端与木块相连，回答以下问题：

（1）下列有关本实验的做法必需的是A（填正确答案标号）．
A、调节木板，使木板的上表面水平
B、调节定滑轮的高度，使滑轮与木块之间的细线水平
C、木块的质量M与砂桶的质量m，应满足M＞＞m
D、垫高木板装有打点计时器的一端以平衡摩擦力
（2）通过分析图（b）所示纸带数据，可判断物块在相邻计数点5和6之间的某时刻开始减速．
（3）已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，图（b）所示纸带每相邻两计数点间还有4个计数点（图中未标出），当地的重力加速度取9.8m/s²，则木块减速运动阶段的加速度大小为2.60（保留三位有效数字），木块和长木板间的动摩擦因数为0.27（保留两位有效数字）．
（4）实验中忽略了纸带与打点计时器间的摩擦，这样导致动摩擦因数的测量值比真实值偏大（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）明确滑动摩擦力f=μF_N=μmg即可逐一判断；
（2）由纸带两个点之间的时间相同，若位移逐渐增大，表示物体做加速运动，若位移逐渐减小，则表示物体做减速运动；
（3）减速阶段摩擦力完全提供做减速运动的力，根据△x=aT²求得加速度大小，根据牛顿第二定律求得摩擦因数；
（4）测量值由于忽略了纸带与打点计时器间的摩擦，根据牛顿第二定律即可判断

解答 解：（1）A、利用减速阶段求摩擦因数，木块的重力完全等于木块与木板间的弹力，故要求木板水平，故A正确
B、减速阶段为钩码落地后的运动，此时细绳无拉力，故B错误；
C、木块最减速运动，与木块的质量无关，故C错误；
D、垫高木板装有打点计时器的一端，以平衡摩擦力，木块无法做减速运动，故D错误；
故选：A
（2）从纸带上的数据分析得知：在点计数点5之前，两点之间的位移逐渐增大，是加速运动，在计数点6之后，两点之间的位移逐渐减小，是减速运动，所以物块在相邻计数点5和6之间某时刻开始减速；
（3）相邻两计数点间的时间间隔T=0.1s
根据△x=aT²可知：$a=\frac{{x}_{8-10}-{x}_{6-8}}{4{T}^{2}}$=-0.26m/s²m/s²=2.60m/s²
根据牛顿第二定律可知：μmg=ma
解得：μ=0.27
（4）实际计算的摩擦因数$μ=\frac{ma-f}{m}$，由于忽略了摩擦力的作用，故致动摩擦因数的测量值比真实值偏大
故答案为：（1）A；（2）5、6；（3）2.60，0.27；（4）偏大

点评 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，同时要熟练应用所学基本规律解决实验问题．