Question

Ⅰ．某同学在做测定木块与木板间动摩擦因数的实验过程中，测滑动摩擦力时，他设计了两种实验方案．
方案一：木板固定在水平面上，用弹簧测力计水平拉动木块，如图甲所示．
方案二：用弹簧测力计水平地钩住木块，用力使木板在水平面上运动，如图乙所示．

除了实验必需的弹簧测力计、木块、木板、细线外，该同学还准备了若干重均为2.00N的砝码．
（1）上述两种方案中，你认为更合理的方案是______（填“甲”或“乙”），理由是：（回答一个理由即可）______．
（2）该同学在木块上加砝码，改变木块对木板的压力，记录了5组实验数据，如下表所示．

实验次序	1	2	3	4	5
砝码个数		1	2	3	4
砝码对木块 的压力/N		2.00	4.00	6.00	8.00
测力计示 数/N	1.50	2.00	2.50	2.95	3.50
木块受到的 摩擦力/N	1.50	2.00	2.50	2.95	3.50

请根据上述数据，在坐标纸上作出木块受到的摩擦力f和砝码对木块的压力F的关系图象（以F为横坐标）．由图象可知，重为______N；木块与木板间的动摩擦因数为______．
Ⅱ．某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统由静止释放后机械能是否守恒．实验前已经调整气垫导轨底座使之水平，且选定滑块从静止开始运动的过程进行测量．

（1）如图乙所示，用游标卡尺测得窄遮光条的宽度d=______cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t=1.2×10^-2s，则在遮光条经过光电门时滑块的瞬间速度为______m/s．
（2）已知当地重力加速度为g，钩码的质量为m，滑块的质量为M，在本实验中还需要直接测量的物理量有：______．
A．光电门到导轨左端定滑轮的距离x
B．滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s
C．气垫导轨的总长L
（3）本实验通过比较______和是否相等（用直接测出的物理量符号写出表达式，重力加速度为g）说明系统的机械能是否守恒．
（4）为提高实验结果的准确程度，该实验小组的同学对此实验提出以下建议，其中确实对提高准确程度有作用的是______．
A．绳的质量要轻，滑轮的质量要轻
B．在“轻质绳”的前提下，绳越长越好
C．钩码的质量m越小越好
（5）你还有其他好的建议是______．

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ．（1）方案一：对摩擦力的测量是采用“间接法”进行的，只有当弹簧秤拉动木块匀速运动时，拉力才与摩擦力成为一对平衡力，它们大小相等．
方案二：拉动木板时，木块受到向左的摩擦力，由于木块相对地面静止，则摩擦力与弹簧秤的拉力是一对平衡力．
（2）采用描点法做出图象．求出动摩擦因素，继而求得重力；
Ⅱ．（1）游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．先读出主尺读数，看游标的0刻度线超过主尺的哪一个读数，主尺读数就读多少，游标读数用分度乘以对齐的格数；由于遮光板通过的时间很短，因此可以用平均速度来代替其通过的瞬时速度；
（2）要求遮光条经过光电门时滑块的瞬间速度，所以还需要测量滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s；
（3）通过比较重力做功（重力势能的减小量）和动能的增加量之间的大小关系，可以验证机械能是否守恒．
（4）本实验细绳和滑轮的质量要轻，不是绳越长越好，钩码的质量m要适中，不是越小越好；
（5）摩擦力做功对实验有影响，减小摩擦力能提供精确度．
解答：解：Ⅰ．（1）方案乙更合理．
理由是：图乙中固定弹簧测力计，拉动木板做相对运动，更容易控制拉动的速度，使示数更稳定，测量更准确．
（2）采用描点法做出图象，如图所示：
由表格可知：第4组实验时，重力G=F=6.00N
由图象可知：
Ⅱ．（1）根据图示可知，主尺示数为4mm=0.4cm，游标尺上第8个刻度和主尺上某一刻度对齐，
所以游标尺读数为：8×0.1mm=0.08cm，
故最后读数为：0.4cm+0.08cm=0.48cm．
用挡光板通过光电门的平均速度来代替瞬时速度有：
v==0.40m/s
（2）要求遮光条经过光电门时滑块的瞬间速度，所以还需要测量滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s，故选B；
（3）以m和M组成的系统为研究对象，系统重力势能的减小量为mgs，由于初速度为零，所以本实验通过比较mgs与是否相等说明系统的机械能是否守恒；
（4）本实验细绳和滑轮的质量要轻，不是绳越长越好，钩码的质量m要适中，不是越小越好，故选A；
（5）摩擦力做功对实验有影响，减小摩擦力能提供精确度．
故答案为：（1）乙；图乙中固定弹簧测力计，拉动木板做相对运动，更容易控制拉动的速度，使示数更稳定，测量更准确；6.00；0.25；
（2）0.48cm；0.40m/s；B；mgs；A；摩擦力做功对实验有影响，减小摩擦力能提供精确度．
点评：（1）在本实验中，准确读出弹簧测力计的示数是关键，因此，只有使物体做匀速直线运动，其拉力与摩擦力才是一对平衡力，改进后的方案也是为了使读数更准确．
（2）明确实验原理，熟练应用所学物理知识进行有关数据处理是正确解答实验问题的关键．