Question

2．測定木塊與長木板之間的動摩擦因數時，采用如圖1所示的裝置，圖中長木板水平固定．

（1）實驗過程中，電火花計時器應接在交流（選填“直流”或“交流”）電源上，調整定滑輪高度，使細線與長木板平行．
（2）已知重力加速度為g，測得木塊的質量為M，砝碼盤和砝碼的總質量為m，木塊的加速度為a，則木塊與長木塊間動摩擦因數μ=$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$．（用題中所給物理量符號表示）
（3）如圖2所示為木塊在水平木板上帶動紙帶運動打出的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6為計數點，相鄰兩計數點間還有4個打點未畫出，從紙帶上測出x₁=3.18cm，x₂=4.52cm，x₅=8.42cm，x₆=9.70cm．則木塊加速度大小a=1.30m/s²．（結果保留三位有效數字）

Answer 1

分析 （1）打點計時器使用交流電源；為使木塊受到的拉力等于細線的拉力，應使細線平行于木板；
（2）對木塊、砝碼盤和砝碼進行受力分析，運用牛頓第二定律求出木塊與長木板間動摩擦因數．
（3）利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的加速度．

解答 解：（1）實驗過程中，電火花計時器應接在交流電源上；實驗前應調整定滑輪高度，使細線與長木板平行．
（2）對木塊、砝碼盤和砝碼組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律得：mg-μMg=（M+m）a，
解得：μ=$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$；
（3）相鄰兩計數點間還有4個打點未畫出，所以相鄰的計數點之間的時間間隔為0.1s，
根據運動學公式得：△x=at²，a=$\frac{{x}_{5}-{x}_{1}+{x}_{6}-{x}_{2}}{8{t}^{2}}$=$\frac{0.0842-0.0318+0.0970-0.0452}{8×0．{1}^{2}}$≈1.30m/s²．
故答案為：（1）交流；細線與長木板平行；（2）$\frac{mg-（M+m）a}{Mg}$；（3）1.30．

點評 要知道打點計時器的結構、工作原理、使用注意事項，正確選擇研究對象，應用牛頓第二定律即可求出動摩擦因數；要掌握應用勻變速直線運動推論求加速度的方法．