Question

12．某同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的裝置來測定滑塊與水平木板間的動摩擦因數(shù)，其中A為滑塊，B和C表示個數(shù)可調(diào)的鉤碼，A的左端與打點計時器的紙帶（未畫出）相連，通過打點計時器打出的紙帶測出系統(tǒng)的加速度．實驗中該同學(xué)在鉤碼總質(zhì)量（m+m′=m_總）保持不變的條件下，多次改變m和m′的鉤碼個數(shù)，重復(fù)測量，不計繩和滑輪的質(zhì)量及它們之間的摩擦，A、B始終保持相對靜止．

（1）實驗中除火花計時器、紙帶、若干個質(zhì)量均為50克的鉤碼、滑塊、一端帶有定滑輪的長木板、細(xì)繩外、為了完成本實驗，還應(yīng)有BE
A．秒表   B．毫米刻度尺    C．天平    D.6V交流電源     E.220V交流電源
（2）實驗中該同學(xué)得到一條較為理想的紙帶，如圖2所示，現(xiàn)從清晰的O點開始，每隔4個點取一計數(shù)點（中間4個點沒畫出），分別記為A、B、C、D、E、F，測得各計數(shù)點到O點的距離分別為OA=1.50cm，OB=3.90cm，OC=7.22cm，OD=11.45cm，OE=16.58cm，OF=22.63cm，打點計時器打點頻率為50Hz，則由此紙帶可得到打C點時滑塊的速度v=0.38m/s，此次實驗滑塊的加速度a=0.91m/s²；（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
（3）在實驗數(shù)據(jù)處理中，該同學(xué)以m為橫軸，以系統(tǒng)的加速度a為縱軸，繪制了如圖3所示的實驗圖線，由此可知滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ0.30（保留兩位有效數(shù)字，重力加速度g取10m/s²）

Answer 1

分析 （1）需要交流電源和長度的測量工具；
（2）每隔4個點取一計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s，由勻加速規(guī)律可得，用平均速度等于中間時刻的瞬時速度求解速度、用△x=at²求解加速度；
（3）對系統(tǒng)應(yīng)用牛頓第二定律，得到圖線的縱軸截距為-μg，可解得動摩擦因數(shù)．

解答 解：（1）A、打點計時器通過打點即可知道時間，故不需要秒表，故A錯誤．
B、實驗需要測量兩點之間的距離，故需要毫米刻度尺和，故B正確．
C、本實驗中可以不測滑塊的質(zhì)量，而且砝碼的質(zhì)量已知，故天平可以不選，故C錯誤．
DE、電火花打點計時器要用到220V交流電源，故D錯誤，E正確．
故選：BE；
（2）每隔4個點取一計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s，故用平均速度等于中間時刻的瞬時速度可得：
v_C=$\frac{OD-OB}{2T}$=$\frac{0.1145-0.039}{2×0.1}$m/s=0.38m/s
由△x=at²可得：
a=$\frac{△x}{{t}^{2}}$=$\frac{CF-OC}{（3T）^{2}}$=$\frac{0.2263-0.0722-0.0722}{0．{3}^{2}}$=0.91m/s²
（3）對ABC系統(tǒng)應(yīng)用牛頓第二定律可得：
a=$\frac{mg-μ（M+m′）g}{M+{m}_{0}}$=$\frac{mg（1+μ）}{M+{m}_{0}}$-μg
所以，a-m圖象中，縱軸的截距為-μg，故-μg=-3，μ=0.30
故答案為：（1）BE； （2）0.38；0.91；（3）0.30（0.28-0.32）．

點評 熟悉紙帶的處理方法，注意時間的數(shù)值和長度的單位、逐差法等；對于圖象問題，注意分析截距、斜率、面積等的含義．