Question

【題目】甲、乙兩同學均設計了測動摩擦因數的實驗．已知重力加速度為g．

(1)甲同學所設計的實驗裝置如圖甲所示．其中A為一質量為M的長直木板，B為木板上放置的質量為m的物塊，C為物塊右端連接的一輕質彈簧測力計．實驗時用力將A從B的下方抽出，通過C的讀數F1即可測出動摩擦因數．則該設計能測出_____（填“A與B”或“A與地面”）之間的動摩擦因數，其表達式為_____．

(2)乙同學的設計如圖乙所示．他在一端帶有定滑輪的長木板上固定有A、B兩個光電門，與光電門相連的計時器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運動時間，與跨過定滑輪的輕質細繩相連的輕質測力計能顯示掛鉤處所受的拉力．

實驗時，多次改變沙桶中沙的質量，每次都讓物塊從靠近光電門A處由靜止開始運動，讀出多組測力計示數F及對應的物塊在兩光電門之間的運動時間t，在坐標系中作出的圖線如圖丙所示，圖線的斜率為k，與縱軸的截距為b，因乙同學不能測出小車質量，故該同學還應測出的物理量為_____．根據該測量物理量及圖線信息可知物塊與木板之間的動摩擦因數表達式為_____．

Answer 1

【答案】A與B 光電門A、B之間的距離x

【解析】

（1）當A達到穩定狀態時B處于靜止狀態，彈簧測力計的讀數F與B所受的滑動摩擦力f大小相等，B對木塊A的壓力大小等于B的重力mg，由f＝μN得，，由從Q上讀取F1，則可求得μ，為A與B之間的動摩擦因數．

（2）小車由靜止開始做勻加速運動，根據勻加速直線運動位移時間公式得：

，

解得：

根據牛頓第二定律得

對于沙和沙桶，F合＝F﹣μmg＝ma

則：

則圖線的斜率為：k＝2mx，縱軸的截距為b＝μmg；

k與摩擦力是否存在無關，小車與長木板間的摩擦因數：