Question

19．物理小組在一次探究活動(dòng)中測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，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz．開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列小點(diǎn)．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)得出滑塊的加速度為a．

（1）為測量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測量的有CD（填入所選物理量前的字母）
A．木板的長度                 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
（2）測量（1）中所選定的物理量時(shí)需要的實(shí)驗(yàn)器材是天平．
（3）滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=$\frac{{{m_3}g-（{m_2}+{m_3}）a}}{{{m_2}g}}$（用被測物理量的字母表示，重力加速度為g）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)牛頓第二定律有F=ma，由此可知需要測量的物理．
（2）依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，即可判定實(shí)驗(yàn)器材；
（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）以系統(tǒng)為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得：
m₃g-f=（m₂+m₃）a，
滑動(dòng)摩擦力：f=m₂gμ，
解得：μ=$\frac{{{m_3}g-（{m_2}+{m_3}）a}}{{{m_2}g}}$，要測動(dòng)摩擦因數(shù)μ，
需要測出：滑塊的質(zhì)量m₂ 與托盤和砝碼的總質(zhì)量m₃，
故選：CD；
（2）由上分析可知，選定的物理量時(shí)需要的實(shí)驗(yàn)器材是天平；
（3）由（1）可知，動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式為：由上式得：μ=$\frac{{{m_3}g-（{m_2}+{m_3}）a}}{{{m_2}g}}$；
故答案為：（1）CD；（2）天平；（3）$\frac{{{m_3}g-（{m_2}+{m_3}）a}}{{{m_2}g}}$．

點(diǎn)評(píng) 本實(shí)驗(yàn)結(jié)合牛頓第二定律考查了滑動(dòng)摩擦因數(shù)的測定，解決問題的突破點(diǎn)是數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，本題是考查數(shù)學(xué)知識(shí)在物理中應(yīng)用的典型題目．