Question

4．如图所示，表面粗糙的木板固定在水平桌面上，左端装有定滑轮；木板上有一滑块，一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接，另一端与电磁打点计时器的纸带相连．打点计时器使用的交流电源．开始实验时，木板处于水平，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的点．用此装置可测量滑块与木板之间的动摩擦因数．
（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）若经打点计时器的数据计算出的加速度为0.1g，则滑块与木板间的动摩擦因数的表达式μ=$\frac{9{m}_{3}-{m}_{2}}{10{m}_{2}}$（用被测物理量（1）中所标的字母表示，重力加速度为g）．

Answer 1

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．
（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．

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AB错误，CD正确；
（2）由（1）可知，动摩擦因数的表达式为：μ=$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$，
由于加速度a=0.1g，那么：μ=$\frac{9{m}_{3}-{m}_{2}}{10{m}_{2}}$；
故答案为：（1）CD；（2）$\frac{9{m}_{3}-{m}_{2}}{10{m}_{2}}$．

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．