Question

某同學設計了一個測定滑塊與木板間動摩擦因數的實驗，裝置如圖甲所示，其中M為滑塊，m和m′是質量可調的片碼，細繩和滑輪的質量都可以忽略不計．實驗過程中，該同學在片碼總質量m+m′=m₀保持不變的條件下，改變m和m′的大小，測出不同m下系統的加速度，然后通過實驗數據的分析求出滑塊和木板間的動摩擦因數．
（1）在實驗器材方面，該同學選擇了打點計時器、每片質量為0.15kg的片碼總共10片以及滑塊、木板、滑輪各一個、細線若干．除此以外，根據本實驗所要測量的物理量，你認為在下列備選儀器中還需要

 

（填寫字母代號即可）．
A．秒表      B．毫米刻度尺     C．學生用直流電源       D．學生用交流電源
（2）如圖乙所示是為了測量滑塊的加速度而實驗得來的一條紙帶，其中O、A、B、C、D、E、F是計數點（每打5個點取一個計數點，電源頻率50Hz），測量出各相鄰計數點之間的距離如圖所示．根據這條紙帶，則打C點時的速度為

 

m/s，這次實驗時滑塊的加速度為

 

m/s²（結果保留三位有效數字）．
（3）理論和實驗均已證明，a與m是一次函數關系，結合本實驗的數據得出a=2m-3，那么滑塊與木板間的動摩擦因數μ=

 

．

Answer 1

分析：（1）根據實驗原理，結合已有實驗器材，即可確定求解；
（2）紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，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瞬時速度和加速度．
（3）根據牛頓第二定律，結合滑動摩擦力公式，即可求解．

解答：解：（1）根據實驗原理，結合所需要測量的物理量，時間由打點計時器來體現，因此需要學生交流電源，同時要用毫米刻度尺來測量長度，來求出速度，從而算出加速度大小． 
（2）因為每相鄰兩計數點間還有4個打點，所以相鄰的計數點之間的時間間隔為0.1s；
利用勻變速直線運動的推論得：
v_C=

xBD

tBD

═

0.0324+0.0404

2×0.02×5

=0.364m/s
根據運動學公式得：△x=at²，
a=

△x

t2

=

0.0404+0.0484+0.0567-(0.0324+0.0241+0.0161)

(3×0.1)2

=0.810m/s²．
（3）根據牛頓第二定律，則有：mg-μ（M+m′）g=（M+m′）a，
因此解得：a=

m

M+m′

g-μg；
結合實驗的數據得出a=2m-3，
所以有：μg=3，
則有：μ=0.3；
故答案為：（1）BD； 
（2）0.364，0.810；
（3）0.3．

點評：要注意單位的換算．對于紙帶的問題，我們要熟悉勻變速直線運動的特點和一些規律，同時掌握牛頓第二定律的應用，注意數學公式與物理規律相綜合應用．