Question

實驗
I．某物理興趣小組在一次探究活動中，要測量滑塊與木板之間的動摩擦因數．實驗裝置如圖1所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，右端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其左端與穿過電磁打點計時器的紙帶相連，右端通過跨過定滑輪的細線與托盤連接．打點計時器使用的交流電源頻率為50Hz．開始實驗時，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速直線運動，在
紙帶上打出一系列點．
（1）圖2給出的是實驗中獲取紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6是計數點，每相鄰兩計數點間還有4個打點（圖中未標出），用刻度尺測量出計數點間的距離如圖所示．根據圖中數據計算的加速度a=______（保留三位有效數字）．
（2）請回答下列兩個問題：
①為了測量滑塊與木板之間的動摩擦因數，還需測量的物理量是______（填寫字母代號）
A．木板的長度L            B．木板的質量m₁       C．滑塊的質量m₂
D．托盤和砝碼的總質量m₃   E．滑塊的運動時間t
②欲測量①中所選定的物理量，所需要的實驗器材是______．
（3）實驗時，用托盤和砝碼的總重力來代替細繩對滑塊的拉力，則滑塊與木板間的動摩擦因數μ=______ （用L、g、a、
m₁、m₂、m₃、t中所需要的字母表示）．與真實值相比，測量的動摩擦因數______ （填“偏大”或“偏小”）．
II．在“互成角度的兩個力的合成”實驗中，如圖3所示，用AB兩彈簧秤拉橡皮條結點O，使其位于E處，此時α+β=90°，然后保持A的讀數不變，當α角由圖3中所示的值逐漸減小時，要使結點仍在E處，可采取的辦法是______
A．增大B的讀數，減小β角
B．減小B的讀數，減小β角
C．減小B的讀數，增大β角
D．增大B的讀數，增大β角．

Answer 1

【答案】分析：I、（1）紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論△x=aT²，可計算出打出某點時紙帶運動加速度；
（2）根據牛頓第二定律，寫出滑動摩擦因數的表達式，即可知道需要測量的物理量；
（3）對木塊受力分析，根據牛頓第二定律列方程，可求出滑動摩擦因數的表達式，由于木塊滑動過程中受到空氣阻力，因此會導致測量的動摩擦因數偏大．
II、要使結點不變，應保證合力大小、方向不變，保持A的讀數不變，即要求一個分力大小不變，故可以根據平行四邊形定則作圖分析得出結果．
解答：解：Ⅰ．（1）每相鄰兩計數點間還有4個打點，說明相鄰的計數點時間間隔為0.1s，利用勻變速直線運動的推論△x=at²，即逐差法可以求物體的加速度大小：
=0.497m/s²
故答案為：0.497m/s²．
（2）①設托盤和砝碼質量為m₃，滑塊的質量m₂ ，摩擦因數為μ，則摩擦力為f=m₂gμ
根據牛頓第二定律有：m₃g-m₂gμ=（m₃+m₂）a，由此可知出根據逐差法求出的加速度之外，還需要測量托盤和砝碼質量為m₃，滑塊的質量m₂ ，故ABE錯誤，CD正確．
故選CD． 
②根據①問分析可知在測量質量的時候需要用到的儀器是天平．
故答案為：天平．
（3）根據牛頓第二定律有：m₃g-m₂gμ=m₂a，故解得：
μ=，
由于根據牛頓第二定律列方程的過程中，即考慮了木塊和木板之間的摩擦，沒有考慮細線和滑輪以及空氣阻力等，故導致摩擦因數的測量會偏大．
故答案為：，偏大．
II．該題本質上考查了物體的動態平衡，由題意可知：保持D點位置不動，即合力大小方向不變，彈簧測力計A的讀數不變，因此根據要求作出力的平行四邊形定則，畫出受力分析圖如下：

所以由圖可知α角逐漸變小時，B的示數減小，同時β角減小，故ACD錯誤，B正確．
故選B．
點評：I、能夠從物理情境中運用物理規律找出所要求解的物理量間的關系，表示出需要測量的物理量，運用儀器進行測量，正確的進行有關誤差分析．
II、明確矢量合成的法則，熟練應用平行四邊形定則解題；實驗中的具體步驟要本著簡單易行，便于操作，有利于減小誤差進行，所有操作步驟的設計都是以實驗原理和實驗目的為中心展開．