Question

為了測(cè)定木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，利用現(xiàn)有的器材：“木板、木塊、彈簧秤、刻度尺、秒表、砂桶與砂”，有人設(shè)計(jì)了下面三種實(shí)驗(yàn)方案：

（1）增減砂桶內(nèi)的砂，使木塊勻速運(yùn)動(dòng)，并測(cè)出砂與砂桶質(zhì)量；
（2）用力把木板向左抽出，并測(cè)出彈簧秤的讀數(shù)；
（3）讓木塊從木板頂端加速滑到底端，并測(cè)出下滑時(shí)間．
如果這三個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作正確無誤，你認(rèn)為哪個(gè)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)最準(zhǔn)確而且最簡(jiǎn)單？答：

（2）

．
試從實(shí)驗(yàn)原理上對(duì)每個(gè)方案作出簡(jiǎn)要分析和評(píng)價(jià)．
方案（1）

增減沙桶內(nèi)的沙，使木塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，木塊所受的摩擦力μmg等于沙及桶的重力Mg，有μ=

M

m

，此方案要通過觀察粗略確定木塊是否做勻速運(yùn)動(dòng)，不準(zhǔn)確，誤差大．

方案（2）

用力F拉出木板時(shí)，木塊受摩擦力作用，該力f可直接由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，則μ=

f

G

，且木板是不是勻速拉動(dòng)不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，簡(jiǎn)便，易操作，

方案（3）

根據(jù)牛頓第二定律mgsinθ-μmgcosθ=ma和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式s=

1

2

at2．得：μ=tgθ-

2s

gt2cosθ

，由此看出其實(shí)驗(yàn)的測(cè)量量多，因此測(cè)量帶來的誤差大．

．

Answer 1

分析：從方便實(shí)驗(yàn)操作與減小實(shí)驗(yàn)誤差的角度分析各實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣．

解答：解：方案（1）：增減沙桶內(nèi)的沙，使木塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，木塊所受的摩擦力μmg等于沙及桶的重力Mg，有μ=

M

m

，此方案要通過觀察粗略確定木塊是否做勻速運(yùn)動(dòng)，不準(zhǔn)確，誤差大．
方案（2）：用力F拉出木板時(shí)，木塊受摩擦力作用，該力f可直接由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，則μ=

f

G

，且木板是不是勻速拉動(dòng)不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，簡(jiǎn)便，易操作，
方案（3）：根據(jù)牛頓第二定律mgsinθ-μmgcosθ=ma和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式s=

1

2

at2．得：μ=tgθ-

2s

gt2cosθ

，由此看出其實(shí)驗(yàn)的測(cè)量量多，因此測(cè)量帶來的誤差大．
故答案為：（1）增減沙桶內(nèi)的沙，使木塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，木塊所受的摩擦力μmg等于沙及桶的重力Mg，有μ=

M

m

，此方案要通過觀察粗略確定木塊是否做勻速運(yùn)動(dòng)，不準(zhǔn)確，誤差大．
（2）用力F拉出木板時(shí)，木塊受摩擦力作用，該力f可直接由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，則μ=

f

G

，且木板是不是勻速拉動(dòng)不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，簡(jiǎn)便，易操作，
（3）根據(jù)牛頓第二定律mgsinθ-μmgcosθ=ma和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式s=

1

2

at2．得：μ=tgθ-

2s

gt2cosθ

，由此看出其實(shí)驗(yàn)的測(cè)量量多，因此測(cè)量帶來的誤差大．

點(diǎn)評(píng)：由于本實(shí)驗(yàn)的成功與否主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化上，故本探究題滲透了多種物理問題的科學(xué)研究方法，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)品質(zhì)、創(chuàng)造能力有很好的作用．