Question

13．某實(shí)驗(yàn)小組利用彈簧秤和刻度尺測(cè)量滑塊在木板上運(yùn)動(dòng)的最大速度；
實(shí)驗(yàn)步驟：
①用彈簧秤測(cè)量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G；
②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細(xì)繩和固定彈簧秤相連，如圖甲所示．在A端向右拉動(dòng)木板，待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F；
③改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量，重復(fù)步驟①②；
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示：

G/N	1.50	2.00	2.50	3.00	3.50	4.00
F/N	0.59	0.83	0.99	1.22	1.37	1.61

④如圖乙所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細(xì)繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測(cè)量重物P離地面的高度h；
⑤滑塊由靜止釋放后開始運(yùn)動(dòng)并最終停在木板上的D點(diǎn)（未與滑輪碰撞），測(cè)量C、D間的距離S．
完成下列作圖和填空：

（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上作出F-G圖線；
（2）由圖線求得滑塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.40（保留2位有效數(shù)字）；
（3）滑塊最大速度的大小v=$\sqrt{2μg（S-h）}$（用h、s、μ和重力加速度g表示）；
（4）實(shí)驗(yàn)過程中是否需勻速拉動(dòng)木板？否（填“是”或“否”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)描點(diǎn)即可，注意所連的線必須是平滑的，偏離太遠(yuǎn)的點(diǎn)舍棄；
（2）由實(shí)驗(yàn)圖甲可知F=μG，即F-G圖象上的直線的斜率代表動(dòng)摩擦因數(shù)μ；
（3）當(dāng)重物P停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊達(dá)到最大速度，此后做勻減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)摩擦因數(shù)μ在（2）中已知，根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律公式v²-v₀²=2as列式即可求解．
（4）根據(jù)木板和滑塊的運(yùn)動(dòng)，可知，滑塊靜止但受到滑動(dòng)摩擦力即可判斷

解答 解：（1）根據(jù)描點(diǎn)法在F-G圖象上描出各點(diǎn)，再連接起來，如圖所示；
（2）由圖甲可知F=μG，則F-G圖象上的直線的斜率代表μ值的大小．由F-G圖象可知μ=$\frac{1.6-0.4}{4-1}=0.4$0；
（3）當(dāng)重物P剛好下落到地面時(shí)，滑塊的速度v最大，此時(shí)滑塊的位移為h，此后滑塊做加速度為μg的勻減速運(yùn)動(dòng)，
由公式v²-v₀²=2as知滑塊的最大速度v_max滿足：v_max²=2μg（S-h），
則v_max=$\sqrt{2μg（S-h）}$．
（4）滑塊不同，木板運(yùn)動(dòng)，故彈簧測(cè)量出的數(shù)值就是滑動(dòng)摩擦力的數(shù)值，故不需要木板勻速運(yùn)動(dòng)
故答案為：（1）如圖所示；（2）0.40；（3）$\sqrt{2μg（S-h）}$；（4）否

點(diǎn)評(píng) 本題既考查了學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力、運(yùn)用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，又考查了物體做勻加速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．求滑塊的最大速度時(shí)，需注意重物剛落地時(shí)，滑塊速度最大．