Question

2．某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．實驗裝置如圖，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．請回答下列問題：
①為測量動摩擦因數，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L             B、木板的質量m₁              C、滑塊的質量m₂     
D、托盤和砝碼的總質量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天平．
③滑塊與木板間的動摩擦因數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）．與真實值相比，測量的動摩擦因數偏大 （填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 ①根據牛頓第二定律有=ma，由此可知需要測量的物理量及需要的物理量；
②根據牛頓第二定律的表達式，可以求出摩擦系數的表達式．由于木塊滑動過程中受到空氣阻力，因此會導致測量的動摩擦因數偏大．

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μ，
需要測出：滑塊的質量m₂ 與托盤和砝碼的總質量m₃，故選CD；
②測物體的質量需要的實驗器材是：天平．
（3）由（2）可知，動摩擦因數的表達式為：μ=$\frac{{m}_{3}g-（{m}_{2}+{m}_{3}）a}{{m}_{2}g}$，
由牛頓第二定律列方程的過程中，考慮了木塊和木板之間的摩擦，
但沒有考慮打點計時器給紙帶的阻力、細線和滑輪間、以及空氣等阻力，因此導致摩擦因數的測量值偏大．
故答案為：①CD；②天平；（3）$\frac{{{m_3}g-（{m_2}+{m_3}）a}}{{{m_2}g}}$；偏大；

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項，同時要熟練應用所學基本規(guī)律解決實驗問題．