Question

為了測定木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)，一次研究性學習活動中，有人設計了下面三種實驗方案，如圖所示：
方案（A）：增減砂桶內(nèi)的砂，使木塊勻速運動，并測出木塊、砂與砂桶的重量；
方案（B）：用力F拉木板向左運動，并讀出彈簧秤的示數(shù)，稱出木塊的重量；
方案（C）：木板與水平面摩擦閣數(shù)相同，且圓滑連接，讓木塊從木板頂端加速滑到底端，并測出各相關(guān)的物理量．
請完成下列問題：
（1）如果操作正確無誤，實驗方案最準確而且最筋單的是：

B

（2）如果只給你刻度尺，完成實驗方案（C），
需要測量的物理量是

物塊在斜面上運動起點和在水平面上停止點間的豎直距離h和水平距離s

（如有必要，可在答卷中圖上標示）．
動摩擦因數(shù)的表達式是：

μ=

h

s

．

Answer 1

分析：從方便實驗操作與減小實驗誤差的角度分析各實驗方案的優(yōu)劣．

解答：解：（1）方案（A）：增減沙桶內(nèi)的沙，使木塊勻速運動時，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動，不準確，誤差大．
方案（B）：用力F拉出木板時，木塊受摩擦力作用，該力f可直接由彈簧測力計測出，則μ=

f

G

，且木板是不是勻速拉動不影響實驗結(jié)果，簡便，易操作，
方案（C）：根據(jù)動能定理，結(jié)合受力分析與力的分解，則有：0-0=mgh-μmgcosθ?

s1

cosθ

-μmgs₂，得：μ=

h

s1+s2

，由此看出其實驗的測量量多，因此測量帶來的誤差大．
（2）根據(jù)實驗方案（C），需要測量的量為：物塊在斜面上運動起點和在水平面上停止點間的豎直距離h，及起點與終點的水平距離．
根據(jù)動能定理，結(jié)合受力分析與力的分解，則有：0-0=mgh-μmgcosθ?

s1

cosθ

-μmgs₂，得：μ=

h

s1+s2

=

h

s

，
故答案為：（1）B；
（2）物塊在斜面上運動起點和在水平面上停止點間的豎直距離h和水平距離s；μ=

h

s

．

點評：由于本實驗的成功與否主要體現(xiàn)在實驗條件的優(yōu)化上，故本探究題滲透了多種物理問題的科學研究方法，對培養(yǎng)學生良好的科學品質(zhì)、創(chuàng)造能力有很好的作用．