Question

19．物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)．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，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點計時器的紙帶相連，另一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的頻率為50Hz．開始實驗時，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運動，在紙帶上打出一系列小點．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)得出滑塊的加速度為a．

（1）為測量動摩擦因數(shù)，下列物理量中還應測量的有CD（填入所選物理量前的字母）
A．木板的長度                 B．木板的質(zhì)量m₁                                                              C．滑塊的質(zhì)量m₂                                 D．托盤和砝碼的總質(zhì)量m₃ E．滑塊運動的時間t
（2）測量（1）中所選定的物理量時需要的實驗器材是天平．
（3）滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=$\frac{{{m_3}g-（{m_2}+{m_3}）a}}{{{m_2}g}}$（用被測物理量的字母表示，重力加速度為g）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)牛頓第二定律有F=ma，由此可知需要測量的物理．
（2）依據(jù)實驗原理，即可判定實驗器材；
（3）根據(jù)牛頓第二定律的表達式，可以求出摩擦系數(shù)的表達式．

解答 解：（1）以系統(tǒng)為研究對象，由牛頓第二定律得：
m₃g-f=（m₂+m₃）a，
滑動摩擦力：f=m₂gμ，
解得：μ=$\frac{{{m_3}g-（{m_2}+{m_3}）a}}{{{m_2}g}}$，要測動摩擦因數(shù)μ，
需要測出：滑塊的質(zhì)量m₂ 與托盤和砝碼的總質(zhì)量m₃，
故選：CD；
（2）由上分析可知，選定的物理量時需要的實驗器材是天平；
（3）由（1）可知，動摩擦因數(shù)的表達式為：由上式得：μ=$\frac{{{m_3}g-（{m_2}+{m_3}）a}}{{{m_2}g}}$；
故答案為：（1）CD；（2）天平；（3）$\frac{{{m_3}g-（{m_2}+{m_3}）a}}{{{m_2}g}}$．

點評 本實驗結(jié)合牛頓第二定律考查了滑動摩擦因數(shù)的測定，解決問題的突破點是數(shù)學知識的應用，本題是考查數(shù)學知識在物理中應用的典型題目．