Question

10．根據(jù)（紹興市稽山中學高三理綜（物理部分）適應性練習 第8題 改編）物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)．實驗裝置如圖1所示，打點計時器固定在斜面上．滑塊拖著穿過打點計時器的紙帶從斜面上滑下，如圖1所示．圖2是打出紙帶的一段．

（1）已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，選A、B、C…等7個點為計數(shù)點，各計數(shù)點間均有一個點沒有畫出，如圖2所示，滑塊下滑的加速度a=3.00m/s²．
（2）為測量動摩擦因數(shù)，下列物理量中還應測量的有AB （填入所選物理量前的字母）
A．木板的長度L                 B．木板的末端被墊起的高度h
C．木板的質(zhì)量m₁                 D．滑塊的質(zhì)量m₂          E．滑塊運動的時間t
（3）測量②中所選定的物理量需要的實驗器材是刻度尺
（4）滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=$\frac{gh-aL}{g\sqrt{{L}^{2}-{h}^{2}}}$（用被測物理量的字母表示，重力加速度為g）．與真實值相比，測量的動摩擦因數(shù)偏大（填“偏大”或“偏小”）

Answer 1

分析 （1）由△s=aT²可求加速度，對物體受力分析，求合力由牛頓第二定律得摩擦力，由f=μN得μ，夾角由斜面的高、長求出；
（2）該實驗采用了“等效替代”的原理，即合力與分力的關系是等效的，要求兩次拉橡皮筋時的形變量和方向是等效的．
（3）根據(jù)實驗的原理即可選擇測量的工具；
（4）由牛頓第二定律可得加速度，由幾何關系來表示三角函數(shù)；依據(jù)誤差來源，由摩擦因數(shù)表達式可以分析其誤差．

解答 解：（1）由△s=aT²得：
a=$\frac{0.0671+0.0721+0.0770-0.0529-0.0576-0.0625}{9×0.0{4}^{2}}$=3.00m/s²
（2）對物體受力分析求合力時，用到斜面的傾角，可由斜面的高、長表示斜面傾角正弦，故還應測量的有木板的長度L和木板的末端被墊起的高度h；
故選：AB．
（3）根據(jù)上一步的分析可知，要測量木板的長度，還需要的測量工具是刻度尺．
（4）由牛頓第二定律：
mgsinθ-μmgcosθ=ma，
$sinθ=\frac{h}{L}$，
$cosθ=\frac{\sqrt{{L}^{2}-{h}^{2}}}{L}$，
解得：
$μ=\frac{gh-aL}{g\sqrt{{L}^{2}-{h}^{2}}}$，
由于該實驗忽略了紙帶與限位孔間的摩擦力或忽略了空氣阻力，加速度比實際值偏小，故導致測量的動摩擦因數(shù)偏大．
故答案為：（1）3.00；（2）AB；（3）刻度尺；（4）$μ=\frac{gh-aL}{{g\sqrt{{L^2}-{h^2}}}}$；偏大；

點評 實驗的核心是實驗原理，根據(jù)原理選擇器材，安排實驗步驟，分析實驗誤差，進行數(shù)據(jù)處理等等．