Question

（1）在“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的裝置．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①把紙帶的一端固定在小車的后面，另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
②改變木板的傾角，以重力的一個(gè)分力平衡小車及紙帶受到的摩擦力
③用細(xì)線將木板七的小車通過-個(gè)定滑輪與懸吊的托盤相連
④接通電源，放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)
⑤測出s、s₁、s₂ （如圖乙所示），查得打點(diǎn)周期為T
判斷已平衡摩擦力的直接證據(jù)是

 

；本實(shí)驗(yàn)還需直接測量的物理量是：

 

．（并用相應(yīng)的符號(hào)表示）
探究結(jié)果的表達(dá)式是

 

．（用相應(yīng)的符號(hào)表示）
（2）利用本裝置還可以測量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．將小車換成滑塊，木板平放在水平桌面上，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)，在托盤中放人適量砝碼，滑塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列小點(diǎn)．

①上圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：0、l、2、3、4、5、6、7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），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α=

 

（保留三位有效數(shù)字）．
②為測量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測量的有

 

．（填入所選物理量前的字母）
A、木板的長度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、滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t
測量上述所選定的物理量時(shí)需要的實(shí)驗(yàn)器材是

 

．
③滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=

 

（用被測物理量的字母表示，重力加速度為g）．

Answer 1

分析：（1）平衡摩擦力是用重力的下滑分量來平衡小車受到的摩擦力，故最簡潔的方法是調(diào)節(jié)木板傾角，使小車恰能勻速下滑；本題“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”，則要知道恒力的大小，和小車的動(dòng)能，所以要測量小車的質(zhì)量M、砂及砂桶的質(zhì)量m；要探究的結(jié)論是合外力做的功等于小車動(dòng)能的變化量．
（1）利用逐差法△x=aT²可以求出物體的加速度大小，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度大小可以求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小；
（2）根據(jù)牛頓第二定律有=ma，由此可知需要測量的物理量．
（3）根據(jù)牛頓第二定律的表達(dá)式，可以求出摩擦系數(shù)的表達(dá)式．

解答：解：（1）如果已經(jīng)平衡好摩擦力，則此時(shí)小車做勻速運(yùn)動(dòng)，紙帶上點(diǎn)跡間距應(yīng)該相等．
本題“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”，則要知道恒力的大小，和小車的動(dòng)能，所以要測量小車的質(zhì)量M、砂及砂桶的質(zhì)量m
合外力對(duì)小車做的功為W=mgs
小車從A運(yùn)動(dòng)到B動(dòng)能的變化量△E_K=

1

2

Mv_B²-

1

2

Mv_A²=

1

2

M（

s2

2T

）²-

1

2

M（

s1

2T

）²  
所以探究結(jié)果的表達(dá)式是mgs=

1

2

M（

s2

2T

）²-

1

2

M（

s1

2T

）²  
故答案為：紙帶上點(diǎn)跡間距相等；小車的質(zhì)量M、砂及砂桶的質(zhì)量m；mgs=

1

2

M（

s2

2T

）²-

1

2

M（

s1

2T

）² 
（2）①每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)，說明相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔：T=0.1s，
根據(jù)逐差法有：a=

(x6+x5+x4)-(x3+x2+x1)

9T2

=0.496m/s²
②要測量動(dòng)摩擦因數(shù)，由f=μF_N  可知要求μ，需要知道摩擦力和壓力的大小，壓力就是滑塊的重力，所以需要知道滑塊的質(zhì)量，摩擦力要根據(jù)鐵塊的運(yùn)動(dòng)來求得，滑塊做的是勻加速運(yùn)動(dòng)，拉滑塊運(yùn)動(dòng)的是托盤和砝碼，所以也要知道托盤和砝碼的質(zhì)量，故ABE錯(cuò)誤，CD正確．
需要的實(shí)驗(yàn)器材是天平；
故選：CD． 
③以整個(gè)系統(tǒng)為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律有：
m₃g-f=（m₂+m₃）a   ①
f=m₂gμ      ②
聯(lián)立①②解得：μ=

m3g-(m2+m3)a

m2g

．
故答案為：0.496；CD；天平；

m3g-(m2+m3)a

m2g

．

點(diǎn)評(píng)：“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”與“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”有很多類似之處，在平時(shí)學(xué)習(xí)中要善于總結(jié)、比較，提高對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解能力．
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．