Question

(8分)有兩個物理興趣小組在一次探究活動中，想測量滑塊和長木板之間的動摩擦因數。

⑴第一小組：利用平衡條件來測量動摩擦因數。

該小組同學設計了兩種實驗方案：

方案A：長木板固定，用彈簧秤拉動木塊，如圖甲所示；

方案B：木塊通過彈簧秤連接到墻壁，用手拉動木板，如圖乙所示。

①上述兩種方案中，你認為更合理的方案是           (填“A”或“B”)，原因是               ；

②該實驗中應測量的物理量是                   ，滑塊和長木板之間的動摩擦因數μ＝         。

⑵第二小組：利用牛頓第二定律來測量動摩擦因數。

實驗裝置如圖丙所示，一端裝有定滑輪的、表面粗糙的長木板固定在水平實驗臺上，長木板上有一滑塊，滑塊右側固定一輕小動滑輪，鉤碼和彈簧測力計通過繞在滑輪上的水平輕繩相連，放開鉤碼，滑塊在長木板上做勻加速直線運動。

實驗時滑塊加速運動，讀出彈簧測力計的示數F ′，處理紙帶，得到滑塊運動的加速度a；改變鉤碼個數，重復實驗；以彈簧測力計的示數F ′為縱軸，加速度a為橫軸，得到的圖象是縱軸截距大小等于b的一條傾斜直線，如圖丁所示。已知滑塊和輕小動滑輪的總質量為m，重力加速度為g，忽略滑輪與輕繩之間的摩擦。則滑塊和長木板之間的動摩擦因數μ＝         。

 

Answer 1

【答案】

⑴①B，因為在方案A中，木塊要在長木板上勻速運動，而在方案B中，對木塊的運動無限制，且彈簧秤是靜止的，便于讀數；②木塊的重力G、彈簧秤的示數F，；⑵。

【解析】

試題分析：⑴①在兩種方案中，滑塊與木板之間的摩擦為滑動摩擦力，依據的實驗原理肯定是滑動摩擦定律，因此為達實驗目的——測出動摩擦因數，需知道滑動摩擦力和正壓力的大小，因此在方案A中，滑塊要在長木板上勻速運動，彈簧秤的讀數才等于滑塊與木板間的滑動摩擦力大小，而在方案B中，無論木板如何運動，對滑塊都存在彈簧秤的拉力和滑動摩擦力相平衡，且在方案B中，彈簧秤是靜止的，便于讀數，故更合理的方案是B；

②由①中分析可知，實驗中需測量的物理量為木塊的重力G、彈簧秤的示數F，根據滑動摩擦定律可知，滑塊和長木板之間的動摩擦因數μ＝；

⑵對滑塊和輕小動滑輪，根據牛頓第二定律有：2F ′－μmg＝ma，即F ′＝＋，對照F ′-a圖象可知，＝b，解得：μ＝。

考點：本題主要考查了力學設計性實驗問題，涉及到實驗原理的理解、誤差的分析、實驗注意事項、數據處理等知識，屬于中檔題。