Question

实验
I．某物理兴趣小组在一次探究活动中，要测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图1所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，右端装有定滑轮；木板上有一滑块，其左端与穿过电磁打点计时器的纸带相连，右端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接．打点计时器使用的交流电源频率为50Hz．开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速直线运动，在
纸带上打出一系列点．
（1）图2给出的是实验中获取纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），用刻度尺测量出计数点间的距离如图所示．根据图中数据计算的加速度a=______（保留三位有效数字）．
（2）请回答下列两个问题：
①为了测量滑块与木板之间的动摩擦因数，还需测量的物理量是______（填写字母代号）
A．木板的长度L　　　　　　B．木板的质量m₁　　　 C．滑块的质量m₂
D．托盘和砝码的总质量m₃　 E．滑块的运动时间t
②欲测量①中所选定的物理量，所需要的实验器材是______．
（3）实验时，用托盘和砝码的总重力来代替细绳对滑块的拉力，则滑块与木板间的动摩擦因数μ=______ （用L、g、a、
m₁、m₂、m₃、t中所需要的字母表示）．与真实值相比，测量的动摩擦因数______ （填“偏大”或“偏小”）．
II．在“互成角度的两个力的合成”实验中，如图3所示，用AB两弹簧秤拉橡皮条结点O，使其位于E处，此时α+β=90°，然后保持A的读数不变，当α角由图3中所示的值逐渐减小时，要使结点仍在E处，可采取的办法是______
A．增大B的读数，减小β角
B．减小B的读数，减小β角
C．减小B的读数，增大β角
D．增大B的读数，增大β角．

Answer 1

解：Ⅰ．（1）每相邻两计数点间还有4个打点，说明相邻的计数点时间间隔为0.1s，利用匀变速直线运动的推论△x=at²，即逐差法可以求物体的加速度大小：
=0.497m/s²
故答案为：0.497m/s²．
（2）①设托盘和砝码质量为m₃，滑块的质量m₂ ，摩擦因数为μ，则摩擦力为f=m₂gμ
根据牛顿第二定律有：m₃g-m₂gμ=（m₃+m₂）a，由此可知出根据逐差法求出的加速度之外，还需要测量托盘和砝码质量为m₃，滑块的质量m₂ ，故ABE错误，CD正确．
故选CD．
②根据①问分析可知在测量质量的时候需要用到的仪器是天平．
故答案为：天平．
（3）根据牛顿第二定律有：m₃g-m₂gμ=m₂a，故解得：
μ=，
由于根据牛顿第二定律列方程的过程中，即考虑了木块和木板之间的摩擦，没有考虑细线和滑轮以及空气阻力等，故导致摩擦因数的测量会偏大．
故答案为：，偏大．
II．该题本质上考查了物体的动态平衡，由题意可知：保持D点位置不动，即合力大小方向不变，弹簧测力计A的读数不变，因此根据要求作出力的平行四边形定则，画出受力分析图如下：

所以由图可知α角逐渐变小时，B的示数减小，同时β角减小，故ACD错误，B正确．
故选B．
分析：I、（1）纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论△x=aT²，可计算出打出某点时纸带运动加速度；
（2）根据牛顿第二定律，写出滑动摩擦因数的表达式，即可知道需要测量的物理量；
（3）对木块受力分析，根据牛顿第二定律列方程，可求出滑动摩擦因数的表达式，由于木块滑动过程中受到空气阻力，因此会导致测量的动摩擦因数偏大．
II、要使结点不变，应保证合力大小、方向不变，保持A的读数不变，即要求一个分力大小不变，故可以根据平行四边形定则作图分析得出结果．
点评：I、能够从物理情境中运用物理规律找出所要求解的物理量间的关系，表示出需要测量的物理量，运用仪器进行测量，正确的进行有关误差分析．
II、明确矢量合成的法则，熟练应用平行四边形定则解题；实验中的具体步骤要本着简单易行，便于操作，有利于减小误差进行，所有操作步骤的设计都是以实验原理和实验目的为中心展开．