题目内容
18.某同学为了测量木质材料与金属材料间的动摩擦因数,设计了一个实验方案:实验装置如图甲所示,金属板放在水平桌面上,且始终静止,他先用打点计时器测出木块运动的加速度,再利用牛顿第二定律计算出动摩擦因数.(1)实验时不需要(填“需要”或“不需要”)使砝码和砝码盘的质量m远小于木块的质量M,不需要(填“需要”或“不需要”)把金属板的一端适当垫高来平衡摩擦力.
(2)图乙是某次实验时打点计时器所打出的纸带的一部分,纸带上计数点间的距离如图所示,则打点计时器打A点时木块的速度为1.58m/s,木块运动的加速度为0.75m/s2.(打点计时器所用电源的频率为50Hz,结果均保留两位小数)
(3)若打图乙纸带时砝码和砝码盘的总质量为50g,木块的质量为200g,则测得木质材料与金属材料间的动摩擦因数为0.15(重力加速度g取9.8m/s2,结果保留两位有效数字).
分析 (1)本实验是测量摩擦因数,故不需要平衡摩擦力,把砝码及砝码盘和木块作为一个整体,故不需要使砝码和砝码盘的质量m远小于木块的质量M
(2)利用中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度求得瞬时速度,根据速度时间公式求得加速度;
(3)根据牛顿第二定律求得摩擦因数
解答 解:(1)本实验时测量摩擦因数,故不需要平衡摩擦力,根据逐差法求得木块的加速度,把木块和砝码及砝码盘作为整体利用牛顿第二定律求得摩擦因数,故不需要使砝码和砝码盘的质量m远小于木块的质量M
(2)A点的瞬时速度为:
${v}_{A}=\frac{{x}_{OB}}{4T}=\frac{0.0626+0.0638}{0.08}m/s=1.58m/s$
B点的瞬时速度为:
${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{4T}=\frac{0.0638+0.0650}{0.08}m/s=1.61m/s$
加速度为:a=$\frac{{v}_{B}-{v}_{A}}{2T}=\frac{1.61-1.58}{0.04}m/{s}^{2}=0.75m/{s}^{2}$
(3)根据牛顿第二定律可知:mg-μMg=(m+m)a,
代入数据解得:μ=0.15
故答案为:(1)不需要,不需要;(2)1.58,0.75;(3)0.15
点评 解决本题的关键掌握纸带的处理,会通过纸带,运用匀变速直线运动的运动学公式,结合中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度求得瞬时速度,注意有效数字的保留.
练习册系列答案
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