Question

Ⅰ．某同學在做測定木塊與木板間動摩擦因數的實驗過程中，測滑動摩擦力時，他設計了兩種實驗方案．
方案一：木板固定在水平面上，用彈簧測力計水平拉動木塊，如圖甲所示．
方案二：用彈簧測力計水平地鉤住木塊，用力使木板在水平面上運動，如圖乙所示．

除了實驗必需的彈簧測力計、木塊、木板、細線外，該同學還準備了若干重均為2.00N的砝碼．
（1）上述兩種方案中，你認為更合理的方案是______（填“甲”或“乙”），理由是：（回答一個理由即可）______．
（2）該同學在木塊上加砝碼，改變木塊對木板的壓力，記錄了5組實驗數據，如下表所示．

實驗次序	1	2	3	4	5
砝碼個數		1	2	3	4
砝碼對木塊 的壓力/N		2.00	4.00	6.00	8.00
測力計示 數/N	1.50	2.00	2.50	2.95	3.50
木塊受到的 摩擦力/N	1.50	2.00	2.50	2.95	3.50

請根據上述數據，在坐標紙上作出木塊受到的摩擦力f和砝碼對木塊的壓力F的關系圖象（以F為橫坐標）．由圖象可知，重為______N；木塊與木板間的動摩擦因數為______．
Ⅱ．某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統由靜止釋放后機械能是否守恒．實驗前已經調整氣墊導軌底座使之水平，且選定滑塊從靜止開始運動的過程進行測量．

（1）如圖乙所示，用游標卡尺測得窄遮光條的寬度d=______cm；實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數字計時器讀出遮光條通過光電門的時間△t=1.2×10^-2s，則在遮光條經過光電門時滑塊的瞬間速度為______m/s．
（2）已知當地重力加速度為g，鉤碼的質量為m，滑塊的質量為M，在本實驗中還需要直接測量的物理量有：______．
A．光電門到導軌左端定滑輪的距離x
B．滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s
C．氣墊導軌的總長L
（3）本實驗通過比較______和是否相等（用直接測出的物理量符號寫出表達式，重力加速度為g）說明系統的機械能是否守恒．
（4）為提高實驗結果的準確程度，該實驗小組的同學對此實驗提出以下建議，其中確實對提高準確程度有作用的是______．
A．繩的質量要輕，滑輪的質量要輕
B．在“輕質繩”的前提下，繩越長越好
C．鉤碼的質量m越小越好
（5）你還有其他好的建議是______．

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ．（1）方案一：對摩擦力的測量是采用“間接法”進行的，只有當彈簧秤拉動木塊勻速運動時，拉力才與摩擦力成為一對平衡力，它們大小相等．
方案二：拉動木板時，木塊受到向左的摩擦力，由于木塊相對地面靜止，則摩擦力與彈簧秤的拉力是一對平衡力．
（2）采用描點法做出圖象．求出動摩擦因素，繼而求得重力；
Ⅱ．（1）游標卡尺讀數的方法是主尺讀數加上游標讀數，不需估讀．先讀出主尺讀數，看游標的0刻度線超過主尺的哪一個讀數，主尺讀數就讀多少，游標讀數用分度乘以對齊的格數；由于遮光板通過的時間很短，因此可以用平均速度來代替其通過的瞬時速度；
（2）要求遮光條經過光電門時滑塊的瞬間速度，所以還需要測量滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s；
（3）通過比較重力做功（重力勢能的減小量）和動能的增加量之間的大小關系，可以驗證機械能是否守恒．
（4）本實驗細繩和滑輪的質量要輕，不是繩越長越好，鉤碼的質量m要適中，不是越小越好；
（5）摩擦力做功對實驗有影響，減小摩擦力能提供精確度．
解答：解：Ⅰ．（1）方案乙更合理．
理由是：圖乙中固定彈簧測力計，拉動木板做相對運動，更容易控制拉動的速度，使示數更穩定，測量更準確．
（2）采用描點法做出圖象，如圖所示：
由表格可知：第4組實驗時，重力G=F=6.00N
由圖象可知：
Ⅱ．（1）根據圖示可知，主尺示數為4mm=0.4cm，游標尺上第8個刻度和主尺上某一刻度對齊，
所以游標尺讀數為：8×0.1mm=0.08cm，
故最后讀數為：0.4cm+0.08cm=0.48cm．
用擋光板通過光電門的平均速度來代替瞬時速度有：
v==0.40m/s
（2）要求遮光條經過光電門時滑塊的瞬間速度，所以還需要測量滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s，故選B；
（3）以m和M組成的系統為研究對象，系統重力勢能的減小量為mgs，由于初速度為零，所以本實驗通過比較mgs與是否相等說明系統的機械能是否守恒；
（4）本實驗細繩和滑輪的質量要輕，不是繩越長越好，鉤碼的質量m要適中，不是越小越好，故選A；
（5）摩擦力做功對實驗有影響，減小摩擦力能提供精確度．
故答案為：（1）乙；圖乙中固定彈簧測力計，拉動木板做相對運動，更容易控制拉動的速度，使示數更穩定，測量更準確；6.00；0.25；
（2）0.48cm；0.40m/s；B；mgs；A；摩擦力做功對實驗有影響，減小摩擦力能提供精確度．
點評：（1）在本實驗中，準確讀出彈簧測力計的示數是關鍵，因此，只有使物體做勻速直線運動，其拉力與摩擦力才是一對平衡力，改進后的方案也是為了使讀數更準確．
（2）明確實驗原理，熟練應用所學物理知識進行有關數據處理是正確解答實驗問題的關鍵．