Question

13．某实验小组利用弹簧秤和刻度尺测量滑块在木板上运动的最大速度；
实验步骤：
①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；
②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示．在A端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；
③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；
实验数据如表所示：

G/N	1.50	2.00	2.50	3.00	3.50	4.00
F/N	0.59	0.83	0.99	1.22	1.37	1.61

④如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；
⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点（未与滑轮碰撞），测量C、D间的距离S．
完成下列作图和填空：

（1）根据表中数据在给定坐标纸上作出F-G图线；
（2）由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ=0.40（保留2位有效数字）；
（3）滑块最大速度的大小v=$\sqrt{2μg（S-h）}$（用h、s、μ和重力加速度g表示）；
（4）实验过程中是否需匀速拉动木板？否（填“是”或“否”）．

Answer 1

分析 （1）根据所测数据描点即可，注意所连的线必须是平滑的，偏离太远的点舍弃；
（2）由实验图甲可知F=μG，即F-G图象上的直线的斜率代表动摩擦因数μ；
（3）当重物P停止运动时，滑块达到最大速度，此后做匀减速运动，动摩擦因数μ在（2）中已知，根据运动规律公式v²-v₀²=2as列式即可求解．
（4）根据木板和滑块的运动，可知，滑块静止但受到滑动摩擦力即可判断

解答 解：（1）根据描点法在F-G图象上描出各点，再连接起来，如图所示；
（2）由图甲可知F=μG，则F-G图象上的直线的斜率代表μ值的大小．由F-G图象可知μ=$\frac{1.6-0.4}{4-1}=0.4$0；
（3）当重物P刚好下落到地面时，滑块的速度v最大，此时滑块的位移为h，此后滑块做加速度为μg的匀减速运动，
由公式v²-v₀²=2as知滑块的最大速度v_max满足：v_max²=2μg（S-h），
则v_max=$\sqrt{2μg（S-h）}$．
（4）滑块不同，木板运动，故弹簧测量出的数值就是滑动摩擦力的数值，故不需要木板匀速运动
故答案为：（1）如图所示；（2）0.40；（3）$\sqrt{2μg（S-h）}$；（4）否

点评 本题既考查了学生实验创新能力、运用图象处理实验数据的能力，又考查了物体做匀加速运动的规律．求滑块的最大速度时，需注意重物刚落地时，滑块速度最大．