Question

1．某同学想测量滑块和长木板之间的动摩擦因数．如图甲所示，表面粗糙、一端装有定滑轮的长木板固定在水平实验台上；木板上有一滑块，滑块右端固定一个轻小动滑轮，钩码和拉力传感器通过绕在滑轮上的轻细绳相连，细绳与长木板平行，放开钩码，滑块在长木板上做匀加速直线运动（忽略滑轮的摩擦）．

①实验开始前打点计时器应接在交流电源（填“交流电源”或“直流电源”）上，实验时应先（填“先”或“后”）接通电源，后（填“先”或“后”）释放滑块．
②如图乙为某次实验得到的纸带，s₁、s₂是纸带中两段相邻计数点间的距离，相邻计数点时间为T，由此可求得小车的加速度大小为$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{2{T}^{2}}$（用s₁、s₂、T表示）．
③改变钩码的个数，得到不同的拉力传感器示数F（N）和滑块加速度a（m/s²），重复实验．以F为纵轴，a为横轴，得到的图象是纵轴截距大小等于b倾角为θ的一条斜直线，如图丙所示，则滑块和轻小动滑轮的总质量为2tgθ（kg）；滑块和长木板之间的动摩擦因数μ=$\frac{b}{gtanθ}$．（设重力加速度为g）

Answer 1

分析 ①正确解答本题需要掌握：理解该实验的实验原理，需要测量的数据等；明确打点计时器的使用；理解实验中的注意事项以及如何进行数据处理；对于任何实验注意从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚；
②根据加速度公式$a=\frac{△x}{{T}^{2}}$，而△x是相邻相等时间内的位移之差，从而即可求解；
③由实验方案可知，滑块受到的拉力为弹簧秤示数的两倍，滑块同时受摩擦力，由牛顿第二定律可得弹簧秤示数与加速度a的关系．由图象可得摩擦因数

解答 解：①打点计时器应接交流电源；
开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，
②根据加速度公式$a=\frac{△x}{{T}^{2}}$，设s₁、s₂的间距为s₀，那么a=$\frac{\frac{{s}_{0}-{s}_{1}}{{T}^{2}}+\frac{{s}_{2}-{s}_{0}}{{T}^{2}}}{2}$=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{2{T}^{2}}$；
③滑块受到的拉力T为弹簧秤示数的两倍，即：T=2F
滑块受到的摩擦力为：f=μMg
由牛顿第二定律可得：T-f=Ma
解得力F与加速度a的函数关系式为：F=$\frac{M}{2}$a+$\frac{μMg}{2}$
由图象所给信息可得图象截距为：b=$\frac{μMg}{2}$
而图象斜率为k=$\frac{M}{2}$
解得：M=2k=2tgθ（kg）；
μ=$\frac{b}{gtanθ}$；
故答案为：①交流电源，先，后；  ②$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{2{T}^{2}}$；③2tgθ（kg），$\frac{b}{gtanθ}$．

点评 本题重点是考察学生实验创新能力及运用图象处理实验数据的能力，对这种创新类型的题目，应仔细分析给定的方案和数据，建立物理模型．