Question

8．如圖所示的實驗裝置可以完成很多實驗．

Ⅰ．在“探究物體加速與力的關系”的實驗中，認為重物的重力近似等于物塊受到的合外力，除了要平衡摩擦力，還要滿足物塊的質量遠大于重物的質量．
Ⅱ．若利用此裝置測量物塊與水平桌面間動摩擦因數(shù)．實驗步驟如下：
A．用天平測得物塊質量M為500g、重物m的質量為100g；
B．調整長木板上的輕滑輪，使細線水平；
C．調整長木板傾斜程度，平衡摩擦力
D．打開電源，讓物塊由靜止釋放，打點計時器在紙帶上打出點跡；
E．多次重復步驟D，選取點跡清晰的理想紙帶，求出加速度a；
F．根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)u，整理儀器，結束實驗．
回答下列問題：
①以上實驗步驟中，不需要的步驟是C．
②其中一條紙帶如圖2所示，各點間還有4個點未標出，則物塊的加速度a=1.25m/s²（結果保留三位有效數(shù)字）
③根據(jù)實驗原理，可求出動摩擦因數(shù)u=$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$（用M、m、a和重力加速度g表示）．

Answer 1

分析 Ⅰ、物塊的質量遠大于鉤碼的質量時可以近似認為物塊受到的拉力等于鉤碼的重力
Ⅱ、①根據(jù)實驗的目的和要求事項分析答題；
②由導出公式：△x=aT²，即可求出加速度；
③由動能定理列方程求出動摩擦因數(shù)．

解答 解：Ⅰ、當物塊質量M遠大于重物的質量m時可以近似認為物塊受到的拉力等于重物的重力，實驗應滿足的條件物塊的質量遠大于重物的質量
Ⅱ、①該實驗的目的是為了測量物塊與長木板之間的摩擦因數(shù)，所以在實驗的過程中，不能調整長木板傾斜程度，平衡摩擦力，否則不能測量摩擦因數(shù)．所以不需要的步驟是C．
②各點間還有4個點未標出，所以時間間隔是5t₀=5×0.02s=0.1s
物塊的加速度：${a}_{1}^{\;}=\frac{{x}_{3}^{\;}-{x}_{1}^{\;}}{2{T}_{\;}^{2}}$，${a}_{2}^{\;}=\frac{{x}_{4}^{\;}-{x}_{2}^{\;}}{2{T}_{\;}^{2}}$
物塊的加速度：a=$\frac{{a}_{1}^{\;}+{a}_{2}^{\;}}{2}$=$\frac{{x}_{4}^{\;}+{x}_{3}^{\;}-{x}_{1}^{\;}-{x}_{2}^{\;}}{4{T}_{\;}^{2}}$=$\frac{9.95+8.69-7.45-6.19}{4×0.01}×1{0}_{\;}^{-2}$m/s²=1.25m/s²
③對M、m組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律得：mg-μMg=（M+m）a，
解得：μ=$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$．
故答案為：Ⅰ、物塊的質量遠大于重物的質量Ⅱ、①C； ②1.25； ③$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$

點評 本題考查了實驗注意事項、求動摩擦因數(shù)、求加速度，知道實驗注意事項、實驗原理、應用牛頓第二定律與勻變速直線運動的推論即可正確解題