题目内容

10.某物理兴趣小组在一次探究活动中,想测量滑块和木制斜面间的动摩擦因数,他们在倾角为θ=30°的长木制斜面顶端固定一打点计时器,实验装置如图1所示.先开启打点计时器,再让连接纸带的滑块从斜面的顶端静止释放,重复以上步骤,得到多条打点的纸带.他们选择一条点迹清晰的纸带,然后截取了纸带的一部分,每隔4个点取一个计数点,纸带上注明了各相邻计数点间距离的测量结果.

(1)请分析纸带各组数据,计算出小车在木制斜面上滑动时的加速度大小1.59m/s2(结果保留三位有效数字)
(2)有同学提出用作图的方法求加速度,他把纸带粘在一张白纸上,建立直角坐标系,横轴表示位移,纵轴表示对应点的速度的平方.图2给出了几条可能作出的图线,你认为正确的是a.
(3)选出正确的图线后,找出直线的斜率k.设重力加速度是g,请你用k、g和斜面倾角θ表示滑块和木制斜面间的动摩擦因素μ,则μ=tanθ-$\frac{k}{2gcosθ}$.

分析 (1)根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出小车的加速度.
(2)根据运动学公式v2=${{v}_{0}}^{2}$+2ax,即可求解O点的速度,从而确定哪个图线;
(3)根据运动学公式,结合图线的斜率,从而求解动摩擦因数.

解答 解:(1)根据△x=aT2,运用逐差法得,a=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$=$\frac{(9.03+10.63+12.22-4.30-5.85-7.45)×1{0}^{-2}}{9×0.01}$=1.59m/s2.
(2)根据匀变速直线运动速度位移公式得,v2=${{v}_{0}}^{2}$+2ax,打“0”点时小车速度不等于零,故a正确.
(3)由v2=${{v}_{0}}^{2}$+2ax知,v2-x图线斜率k=2a
结合mgsinθ-mg•μcosθ=ma,
联立解得:μ=tanθ-$\frac{k}{2gcosθ}$.
故答案为:(1)1.59,(2)a,(3)tanθ-$\frac{k}{2gcosθ}$.

点评 本题考查纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度和加速度,掌握运动学公式的内容,理解图线的物理意义,及斜率的含义是解题的关键.

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