Question

某物理兴趣小组在一次探究活动中，要测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，右端装有定滑轮；木板上         有一滑块，其左端与穿过电磁打点计时器的纸带相连，右端通过跨过定滑轮的细线与 托盘连接，打点计时器使用的交流电源频率为50 Hz，开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速直线运动，在纸带上打出一系列点。

   （1）上图给出的是实验中获取纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6是计数点，每相邻

        两计数点间还有4个打点（图中未标出），用刻度尺测量出计数点间的距离如图所

         示。根据图中数据计算的加速度a=                     （保留三位有效数字）。

（2）请回答下列两个问题：

        ① 为了测量滑块与木板之间的动摩擦因数，还需测量的物理量是          

          （填写字母代号）

    A．木板的长度L             B．木板的质量m1          C．滑块的质量m2    

    D．托盘和砝码的总质量m3    E．滑块的运动时间t

    ② 欲测量①中所选定的物理量，所需要的实验器材是                。

（3）实验时，用托盘和砝码的总重力来代替细绳对滑块的拉力，则滑块与木板之间的动

     摩擦因数＝                     （用L、g、a、m1、m2、m3、t中所需字母表

     示）。与真实值相比，测量的动摩擦因数               （填“偏大”或“偏小”）。

Answer 1

 （1）0.497 m/s2    （2）①CD ，②天平  （3） ，偏大 解析： ：（1）每相邻两计数点间还有4个打点，说明相邻的计数点时间间隔为0.1s．将第一段位移舍掉，设1、2两计数点之间的距离为x1，则第6、7之间的距离为x6，利用匀变速直线运动的推论△x=at2，即逐差法可以求物体的加速度大小：a=，代入数据解得：a=0.497m/s2．由于取舍的位移不一样，因此在答案在：0.495～0.497m/s2 范围内．
（2）①要测量动摩擦因数，由f=μFN  可知要求μ，需要知道摩擦力和压力的大小，压力就是滑块的重力，所以需要知道滑块的质量，摩擦力要根据铁块的运动来求得，滑块做的是匀加速运动，拉滑块运动的是托盘和砝码，所以也要知道托盘和砝码的质量，故ABE错误，CD, ②需要测量质量，因此需要天平（3）根据牛顿第二定律有：m3g-m2gμ=m2a，
故解得：μ=由于根据牛顿第二定律列方程的过程中，考虑了木块和木板之间的摩擦，但没有考虑细线和滑轮以及空气阻力等，故导致摩擦因数的测量会偏大．

【思路点拨】（1）纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论△x=aT2，可计算出打出某点时纸带运动加速度；（2）对木块受力分析，根据牛顿第二定律列方程，可求出滑动摩擦因数的表达式，由于木块滑动过程中受到空气阻力，因此会导致测量的动摩擦因数偏大．能够从物理情境中运用物理规律找出所要求解的物理量间的关系，表示出需要测量的物理量，运用仪器进行测量，正确的进行有关误差分析．