题目内容
17.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1所示,打点计时器固定在斜面上.滑块拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上加速滑下,如图1所示.图2是打出纸带的一段.①先利用纸带测出滑块的加速度a,已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,选A、B、C…等7个点为计数点,各计数点间均有一个点没有画出,各计数点间距离如图2所示,滑块下滑的加速度a=3.00m/s2.(保留三位有效数字)
②除了加速度a,为测量动摩擦因数,下列物理量中还应测量的有AB.(填入所选物理量前的字母)
A.木板的长度L
B.木板的末端被垫起的高度h
C.木板的质量m1
D.滑块的质量m2
E.滑块运动的时间t
③滑块与木板间的动摩擦因数μ=$\frac{gh-aL}{g\sqrt{{L}^{2}-{h}^{2}}}$(用被测物理量的字母表示,重力加速度为g)
分析 (1)由△s=aT2可求加速度,对物体受力分析,求合力由牛顿第二定律得摩擦力,由f=μN得μ,夹角由斜面的高、长求出;
(2)该实验采用了“等效替代”的原理,即合力与分力的关系是等效的,要求两次拉橡皮筋时的形变量和方向是等效的.
(3)由牛顿第二定律可得摩擦因数.
解答 解:①x1=5.29cm=0.0529m,x2=5.76cm=0.0576m,x3=6.25cm=0.0625m,x4=6.71cm=0.0671m,x5=7.21cm=0.0721m,x6=7.70cm=0.0770m
由△x=aT2得:
a=$\frac{{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}-{x}_{1}-{x}_{2}-{x}_{3}}{9{T}^{2}}$=$\frac{0.0671+0.0721+0.0770-0.0529-0.0576-0.0625}{9×0.0{4}^{2}}$=3.00m/s2
②对物体受力分析求合力时,用到斜面的倾角,可由斜面的高、长表示斜面倾角正弦,故还应测量的有木板的长度L和木板的末端被垫起的高度h;
故选:AB.
③由牛顿第二定律:
mgsinθ-μmgcosθ=ma,$sinθ=\frac{h}{L}$,$cosθ=\frac{\sqrt{{L}^{2}-{h}^{2}L}}{\;}$,
解得:$μ=\frac{gh-aL}{g\sqrt{{L}^{2}-{h}^{2}}}$,
故答案为:①3.00;②AB;③μ=$\frac{gh-aL}{g\sqrt{{L}^{2}-{h}^{2}}}$;
点评 实验的核心是实验原理,根据原理选择器材,安排实验步骤,分析实验误差,进行数据处理等等.
练习册系列答案
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