题目内容

2．某物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一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的频率为50Hz．开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点．请回答下列问题：
①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有CD．（填入所选物理量前的字母）
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、滑块运动的时间t
②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材天平．
③滑块与木板间的动摩擦因数μ=$\frac{{{m_3}g-（{m_2}+{m_3}）a}}{{{m_2}g}}$ （用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）．与真实值相比，测量的动摩擦因数偏大 （填“偏大”或“偏小”）．

分析 ①根据牛顿第二定律有=ma，由此可知需要测量的物理量及需要的物理量；
②根据牛顿第二定律的表达式，可以求出摩擦系数的表达式．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．

解答 解：①以系统为研究对象，由牛顿第二定律得：
m3g-f=（m2+m3）a，
滑动摩擦力：f=m2gμ，
解得：μ=$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$，要测动摩擦因数μ，
需要测出：滑块的质量m2 与托盘和砝码的总质量m3，故选CD；
②测物体的质量需要的实验器材是：天平．
（3）由（2）可知，动摩擦因数的表达式为：μ=$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$，
由牛顿第二定律列方程的过程中，考虑了木块和木板之间的摩擦，
但没有考虑打点计时器给纸带的阻力、细线和滑轮间、以及空气等阻力，因此导致摩擦因数的测量值偏大．
故答案为：①CD；②天平；（3）$\frac{{{m_3}g-（{m_2}+{m_3}）a}}{{{m_2}g}}$；偏大；

点评 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，同时要熟练应用所学基本规律解决实验问题．

练习册系列答案
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C．p′-p=-1kg•m/s-1kg•m/s=-2 kg•m/s
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