Question

【题目】物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接．打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz．开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点．

（1）滑块做匀加速运动过程中托盘受到细线的拉力_________（填“小于”、“等于”或“大于”）托盘及砝码的总重力．

（2）如图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6是计数点，每相邻两计数点间还有4个计时点（图中未标出），计数点间的距离如图所示．根据图中数据计算的加速度a＝_____________（保留三位有效数字）．

（3）为测量动摩擦因数，还需要测量出滑块的质量m2 与托盘和砝码的总质量m3，则滑块与木板间的动摩擦因数μ＝___________________（用m2、m3、a、重力加速度g表示），与真实值相比，测量的动摩擦因数____________（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

【答案】小于 0.496m/s2 偏大

【解析】

（1）[1]设滑块的质量为，托盘和砝码的总质量为，对滑块和托盘整体由牛顿第二定律，对托盘由牛顿第二定律可得，化简可得，即托盘受到细线的拉力小于托盘及砝码的总重力。

（2）[2]运用逐差法有：，，，则有：

其中代入数据解得：

（3）[3][4]以系统为研究对象，由牛顿第二定律得：，滑动摩擦力：，解得：；由牛顿第二定律列方程的过程中，考虑了木块和木板之间的摩擦，但没有考虑打点计时器给纸带的阻力、细线和滑轮间、以及空气等阻力，因此导致摩擦因数的测量值偏大。