實(shí)驗(yàn)四 探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系一、實(shí)驗(yàn)原理 本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖所示:1.保持質(zhì)量不變,探究加速度跟物體受力的關(guān)系。2.保持物體所受的力不變,探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系。3.作出a-F圖象和a-圖象,確定其關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)步驟1.測量:用天平測量小盤和砝碼的總質(zhì)量m′及小車的質(zhì)量m。2.安裝:按照實(shí)驗(yàn)裝置圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上(即不給小車牽引力)。3.平衡摩擦力:在長木板不帶定滑輪的一端下面墊上一薄木塊,使小車在不放砝碼和小盤的情況下能勻速下滑。4.實(shí)驗(yàn)操作(1)將小盤通過細(xì)繩繞過定滑輪系于小車上,小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,先接通電源,后放開小車,打出一條紙帶,取下紙帶編號。并計(jì)算出小盤和砝碼的總重力,即小車所受的合外力。(2)保持小車的質(zhì)量m不變,改變砝碼和小盤的總質(zhì)量m′,重復(fù)步驟(1)。(3)在每條紙帶上選取一段比較理想的部分,測加速度a。(4)描點(diǎn)作圖,作a-F圖象。(5)保持砝碼和小盤的總質(zhì)量m′不變,改變小車質(zhì)量m,重復(fù)步驟(1)和(3),作a-圖象。三、數(shù)據(jù)處理1.計(jì)算小車的加速度時(shí),可使用“研究勻變速直線運(yùn)動”的方法。利用打出的紙帶,采用逐差法求加速度。2.作a-F圖象、a-圖象找關(guān)系。四、注意事項(xiàng)
1.在平衡摩擦力時(shí),不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,要讓小車拖著紙帶運(yùn)動。2.實(shí)驗(yàn)步驟2、3不需要重復(fù),即整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后,不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量,都不需要重新平衡摩擦力。3.每條紙帶必須在滿足小車與小車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出。只有如此,小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。4.改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并應(yīng)先接通電源,再放開小車,且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車。5.作圖象時(shí),要使盡可能多的點(diǎn)落在所作圖線上,不在圖線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能均勻分布在所作圖線兩側(cè)。6.作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng),各量須采用國際單位制中的單位。這樣作圖線時(shí),坐標(biāo)點(diǎn)間距不會過密,誤差會小些。7.為了提高測量精度(1)應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點(diǎn),在后邊便于測量的地方找一個(gè)起點(diǎn)。(2)可以把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位,即從開始點(diǎn)起,每五個(gè)點(diǎn)標(biāo)出一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=0.1s。五、誤差分析1.質(zhì)量的測量誤差,紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的測量誤差,細(xì)繩或紙帶不與木板平行等都會造成誤差。2.因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差:本實(shí)驗(yàn)中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實(shí)際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力),存在系統(tǒng)誤差。小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量,誤差就越大;反之,小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量,誤差就越小。3.平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差:在平衡摩擦力時(shí),除了不掛小盤外,其他的都跟正式實(shí)驗(yàn)一樣(比如要掛好紙帶、接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器),勻速運(yùn)動的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上各點(diǎn)的距離相等。熱點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作 (2020·南通市5月第二次模擬)“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。
(1)實(shí)驗(yàn)的五個(gè)步驟如下:a.將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并將一端固定在小車上;b.把細(xì)線的一端固定在小車上,另一端通過定滑輪與小桶相連;c.平衡摩擦力,讓小車做勻速直線運(yùn)動;d.接通電源后釋放小車,小車在細(xì)線拉動下運(yùn)動,測出小桶(和沙)的重力mg,作為細(xì)線對小車的拉力F,利用紙帶測量出小車的加速度a;e.更換紙帶,改變小桶內(nèi)沙的質(zhì)量,重復(fù)步驟d的操作。按照實(shí)驗(yàn)原理,這五個(gè)步驟的先后順序應(yīng)該為:________________(將序號排序)。(2)實(shí)驗(yàn)中打出的某一條紙帶如圖乙所示。相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是0.1s,由此可以算出小車運(yùn)動的加速度是________m/s2。(3)利用測得的數(shù)據(jù),可得到小車質(zhì)量M一定時(shí),運(yùn)動的加速度a和所受拉力F(F=mg,m為沙和小桶質(zhì)量,g為重力加速度)的關(guān)系圖象(如圖丙所示)。拉力F較大時(shí),a-F圖線明顯彎曲,產(chǎn)生誤差。若不斷增加沙桶中沙的質(zhì)量,a-F圖象中各點(diǎn)連成的曲線將不斷延伸,那么加速度a的趨向值為________(用題中出現(xiàn)的物理量表示)。為避免上述誤差可采取的措施是________。A.每次增加桶內(nèi)沙子的質(zhì)量時(shí),增幅小一點(diǎn)B.測小車的加速度時(shí),利用速度傳感器代替紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C.將無線力傳感器捆綁在小車上,再將細(xì)線連在力傳感器上,用力傳感器讀數(shù)代替沙和小桶的重力D.在增加桶內(nèi)沙子質(zhì)量的同時(shí),在小車上增加砝碼,確保沙和小桶的總質(zhì)量始終遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量[解析] (1)按照實(shí)驗(yàn)原理,這五個(gè)步驟的先后順序應(yīng)該為:acbde;(2)根據(jù)Δx=aT2可知a=m/s2=1.46m/s2;(3)因?yàn)樯澈蜕惩暗闹亓υ谶@個(gè)實(shí)驗(yàn)中充當(dāng)小車所受到的合外力,當(dāng)沙和沙桶的重力非常大時(shí),它將帶動小車近似做加速度為g的運(yùn)動。鉤碼的數(shù)量增大到一定程度時(shí),a-F圖線明
顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是所掛鉤碼的總質(zhì)量太大,而我們把鉤碼所受重力作為小車所受的拉力,所以消除此誤差可采取的簡便且有效的措施應(yīng)該是測量出小車所受的拉力,即在鉤碼與細(xì)繩之間放置一力傳感器,得到力F的數(shù)值,再作出小車運(yùn)動的加速度a和力傳感器讀數(shù)F的關(guān)系圖象,故選C。[答案] (1)acbde (2)1.46 (3)g C【對點(diǎn)練1】 (2020·濟(jì)寧市5月高考模擬)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。紙帶連接在小車左端,并穿過電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,細(xì)繩連接在小車的右端,并通過動滑輪與彈簧測力計(jì)相連,不計(jì)細(xì)繩與滑輪的摩擦,鉤碼懸掛在動滑輪上。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是________;A.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對小車進(jìn)行平衡摩擦力B.需要滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量C.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再釋放小車D.彈簧測力計(jì)的示數(shù)始終等于鉤碼重力的一半(2)某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶如圖乙所示,用刻度尺測量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為x1、x2、x3、x4,且相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出,已知電源的頻率為f,可得小車的加速度表達(dá)式為a=________________(用x1、x2、x3、x4、f來表示);(3)實(shí)驗(yàn)完畢后,某同學(xué)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)的電壓小于220V,那么加速度的測量值與實(shí)際值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。解析:(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對小車進(jìn)行平衡摩擦力,使繩的拉力為小車受到的合外力,故A正確;繩中拉力根據(jù)彈簧測力計(jì)讀出,不需滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量,故B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)時(shí)器再釋放小車,故C正確;彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為繩中的拉力,而鉤碼向下加速運(yùn)動,故繩中拉力小于鉤碼重力的一半,故D錯(cuò)誤;(2)根據(jù)逐差法可知,小車的加速度為a==f2;
(3)根據(jù)(2)中所得到的加速度的表達(dá)式可知,加速度與電源電壓無關(guān),所以加速度的測量值與實(shí)際值相比是不變的。答案:(1)AC (2)f2 (3)不變熱點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析 (2020·仙桃市二模)用圖甲所示裝置探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)前已經(jīng)調(diào)節(jié)滑輪高度,使滑輪和小車間的細(xì)線與木板平行,已經(jīng)平衡了摩擦力。g取9.8m/s2。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)保持小車(含車中砝碼)的質(zhì)量M不變,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測出小車運(yùn)動的加速度a。圖乙為懸掛一個(gè)鉤碼后實(shí)驗(yàn)中打出紙帶的一部分,從比較清晰的點(diǎn)跡起,在紙帶上標(biāo)出連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E,相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡未標(biāo)出,測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)間的距離如圖乙所示。已知所用電源的頻率為50Hz,則小車的加速度大小a=________m/s2。若懸掛鉤碼的質(zhì)量為50g,把懸掛的鉤碼和小車(含車中砝碼)看成一個(gè)整體,則小車(含車中砝碼)的質(zhì)量M=________kg。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)保持懸掛鉤碼的質(zhì)量m不變,在小車上增加砝碼,改變小車的質(zhì)量,得到對應(yīng)的加速度,若用加速度作為縱軸,小車(含車中砝碼)的質(zhì)量用M表示,為得到線性圖象,則橫軸代表的物理量為________。A.小車(含車中砝碼)的質(zhì)量MB.小車(含車中砝碼)的質(zhì)量與懸掛鉤碼的質(zhì)量之和m+MC.小車(含車中砝碼)的質(zhì)量與懸掛鉤碼的質(zhì)量之和的倒數(shù)D.懸掛鉤碼質(zhì)量的倒數(shù)[解析] (1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz,則紙帶上相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=5×0.02s=0.1s根據(jù)Δx=aT2可得xCE-xAC=a(2T)2
小車運(yùn)動的加速度為a==m/s2=0.93m/s2即小車的加速度大小為0.93m/s2。根據(jù)牛頓第二定律可得mg=(M+m)a代入數(shù)據(jù)解得M≈0.48kg即小車的質(zhì)量為0.48kg。(2)根據(jù)牛頓第二定律可得mg=(M+m)a解得a=mg故為了得到線性圖象應(yīng)作a-圖象,故C符合題意,A、B、D不符合題意。[答案] (1)0.93 0.48 (2)C【對點(diǎn)練2】 (2020·石家莊市二模)某實(shí)驗(yàn)小組“探究小車加速度與所受合外力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,長木板放置在水平桌面上,拉力傳感器固定在小車上。他們多次改變鉤碼的個(gè)數(shù),記錄拉力傳感器的讀數(shù)F,并利用紙帶數(shù)據(jù)求出加速度a。(1)該實(shí)驗(yàn)________(選填“需要”或“不需要”)滿足鉤碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和傳感器的總質(zhì)量。(2)圖乙為實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出,已知交流電頻率為50Hz,可求出小車的加速度大小為________m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(3)以力傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo),加速度a為縱坐標(biāo),畫出的a-F圖象如圖丙所示,其中橫軸截距為F0,求得圖線的斜率為k,若傳感器的質(zhì)量為m0,則小車的質(zhì)量為________________。
解析:(1)不需要,因?yàn)槔梢灾苯佑美鞲衅髯x出來。(2)兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出,說明相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=0.1s,根據(jù)逐差法Δx=aT2可得加速度為a=代入數(shù)據(jù)解得a≈2.01m/s2。(3)設(shè)小車的質(zhì)量為m,所受滑動摩擦力為f,以傳感器和小車為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律有F-f=(m+m0)a變形得a=F-則圖線的斜率為k=解得小車的質(zhì)量為m=-m0。答案:(1)不需要 (2)2.01 (3)-m0熱點(diǎn)三 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置圖創(chuàng)新/改進(jìn)點(diǎn)(1)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn):系統(tǒng)總質(zhì)量不變化,改變拉力得到若干組數(shù)據(jù)(2)用傳感器記錄小車的時(shí)間t與位移x,直接繪制x-t圖象(3)利用牛頓第二定律求解實(shí)驗(yàn)中的某些參量,確定某些規(guī)律
(1)用傳感器與計(jì)算機(jī)相連,直接得出小車的加速度(2)圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí),用鉤碼的質(zhì)量m代替合力F,即用a-m圖象代替a-F圖象(1)用光電門代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,遮光條結(jié)合光電門測得物塊的初速度和末速度,由運(yùn)動學(xué)公式求出加速度(2)結(jié)合牛頓第二定律,該裝置可以測出動摩擦因數(shù)彈簧測力計(jì)測量小車所受的拉力,鉤碼的質(zhì)量不需要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,更無須測鉤碼的質(zhì)量(1)氣墊導(dǎo)軌代替長木板,無須平衡摩擦力(2)力傳感器測量滑塊所受的拉力,鉤碼的質(zhì)量不需要遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量,更無須測鉤碼的質(zhì)量(3)用光電門代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,遮光條結(jié)合光電門測得滑塊的末速度,由刻度尺讀出遮光條中心初始位置與光電門之間的距離,由運(yùn)動學(xué)公式求出加速度 (2020·天門市第二次調(diào)研)某實(shí)驗(yàn)小組用DIS來研究物體加速度與質(zhì)量的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。其中小車和位移傳感器的總質(zhì)量為M,所掛鉤碼總質(zhì)量為m,小車和定滑輪之間的繩子與軌道平面平行,不計(jì)輕繩與滑輪之間的摩擦及空氣阻力,重力加速度為g。(1)若已平衡摩擦力,在小車做勻加速直線運(yùn)動過程中,繩子中的拉力大小FT=________(用題中所給已知物理量符號來表示);當(dāng)小車的總質(zhì)量M和所掛鉤碼的質(zhì)量m之間滿足________時(shí),才可以認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于所掛鉤碼的重力;
(2)保持鉤碼的質(zhì)量不變,改變小車的質(zhì)量,某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出a-圖線,如圖乙所示,可知細(xì)線的拉力為________N(保留2位有效數(shù)字)。[解析] (1)平衡摩擦力后mg-FT=maFT=Ma解得FT=mg;當(dāng)小車和位移傳感器的總質(zhì)量M和所掛鉤碼的質(zhì)量m之間滿足M?m時(shí),才可以認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于所掛鉤碼的重力;(2)由牛頓第二定律知a=·F則a-圖線的斜率是合外力,即繩子拉力F,則F=N=0.20N。[答案] (1) M?m (2)0.20【對點(diǎn)練3】 (2021·湖北省選擇性考試模考)某同學(xué)利用如圖(a)所示的裝置測量滑塊與長金屬板之間的動摩擦因數(shù)和當(dāng)?shù)刂亓铀俣?。金屬板固定于水平?shí)驗(yàn)臺上,一輕繩跨過輕滑輪,左端與放在金屬板上的滑塊(滑塊上固定有寬度為d=2.000cm的遮光條)相連,另一端可懸掛鉤碼。本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N=6個(gè),每個(gè)質(zhì)量均為m0=0.010kg。實(shí)驗(yàn)步驟如下:①在金屬板上適當(dāng)?shù)奈恢霉潭ü怆婇TA和B,兩光電門通過數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)相連。②用電子秤稱量出滑塊和遮光條的總質(zhì)量為M=0.150kg。③將n(依次取n=1,2,3,4,5,6)個(gè)鉤碼掛在輕繩右端,其余N-n個(gè)鉤碼固定在滑塊上。用手按住滑塊,并使輕繩與金屬板平行。接通光電門,釋放滑塊。計(jì)算機(jī)自動記錄:i.遮光條通過光電門A的時(shí)間Δt1;ii.遮光條通過光電門B的時(shí)間Δt2;iii.遮光條的后端從離開光電門A到離開光電門B的時(shí)間Δt12;④經(jīng)數(shù)據(jù)處理后,可得到與n對應(yīng)的加速度a并記錄?;卮鹣铝袉栴}:(1)在n=3時(shí),Δt1=0.0289s,Δt2=0.0160s,Δt12=0.4040s?!.忽略遮光條通過光電門時(shí)速度的變化,滑塊加速度的表達(dá)式為a1=__________,其測
量值為__________m/s2(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字。通過計(jì)算機(jī)處理得到=34.60s-1,=62.50s-1);ii.考慮遮光條通過光電門時(shí)速度的變化,滑塊加速度的測量值a2________a1(選填“大于”“等于”或“小于”)。(2)利用記錄的數(shù)據(jù)擬合得到a-n圖象,如圖(b)所示,該直線在橫軸上的截距為p、縱軸上的截距為q。用已知量和測得的物理量表示滑塊與長金屬板之間動摩擦因數(shù)的測量值μ=________,重力加速度的測量值g=________(結(jié)果用字母表示)。解析:(1)通過光電門A的速度為vA=,通過光電門B的速度為vB=,忽略遮光條通過光電門時(shí)速度的變化,滑塊加速度的表達(dá)式為a1==,代入數(shù)據(jù)解得,滑塊的加速度為a=1.38m/s2。若考慮到遮光條通過光電門時(shí)速度的變化,則遮光條通過兩個(gè)光電門中間時(shí)刻間隔的時(shí)間比Δt12測量值大,所以加速度的測量值比真實(shí)值大;(2)由牛頓第二定律可得nm0g-μ[Mg+(N-n)m0g]=(M+Nm0)a化簡得a=n-μg=·n-μg可得μg=q,=解得μ=,g=。答案:(1)i. 1.38 ii.大于(2) 【對點(diǎn)練4】 (2020·孝感市5月統(tǒng)一質(zhì)量檢測)某實(shí)驗(yàn)興趣小組查閱教材了解到木—木間的動摩擦因數(shù)為0.30,該小組采用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置測量木塊與木板間的動摩擦因數(shù)進(jìn)一步驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)中,木塊要在重錘的牽引下沿長木板做直線運(yùn)動。對于該實(shí)驗(yàn),請回答下面問題:
(1)如果實(shí)驗(yàn)所用重錘的質(zhì)量約為150g,實(shí)驗(yàn)室里備有下列各種質(zhì)量的木塊,其中質(zhì)量最合適的是________;A.500g B.600gC.260gD.15g(2)圖乙是某次實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶,從某個(gè)便于測量的點(diǎn)開始,取一系列計(jì)數(shù)點(diǎn)并記為0、1、2、3…10,每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出,測得相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離已標(biāo)注在圖上,電源頻率f=50Hz,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取9.8m/s2,請根據(jù)紙帶計(jì)算重錘落地前木塊運(yùn)動的加速度大小為________,木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為________;(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(3)若實(shí)驗(yàn)測得的木塊與木板間動摩擦因數(shù)比真實(shí)值偏大,你認(rèn)為可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(寫出一條即可)解析:(1)在實(shí)驗(yàn)中,重錘的重力提供木塊和重錘做加速運(yùn)動的加速度,根據(jù)牛頓第二定律可知mg-μMg=(m+M)a通過計(jì)算可知當(dāng)木塊質(zhì)量為15g時(shí),加速度過大,當(dāng)質(zhì)量為500g或者600g時(shí),加速度太小,故只能選260g,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤;(2)由逐差法得重錘落地前木塊的加速度大小為a=×10-2m/s2=2.6m/s2重錘落地后木塊的加速度大小為a′=×10-2m/s2=3.235m/s2由牛頓第二定律有a′==μg則μ≈0.33;
(3)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間有摩擦阻力、細(xì)線與滑輪間有摩擦阻力、木塊和木板表面的粗糙程度有差異導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測得的木塊與木板間動摩擦因數(shù)比真實(shí)值偏大。答案:(1)C (2)2.6m/s2 0.33 (3)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間有摩擦阻力或細(xì)線與滑輪間有摩擦阻力或木塊和木板表面的粗糙程度有差異【對點(diǎn)練5】 (2019·高考全國卷Ⅱ)如圖(a),某同學(xué)設(shè)計(jì)了測量鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)。所用器材有:鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50Hz的交流電源、紙帶等等。回答下列問題:(1)鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)μ=________(用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)。(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí),調(diào)整木板與水平面的夾角使θ=30°。接通電源,開啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,釋放鐵塊,鐵塊從靜止開始沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶,如圖(b)所示。圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)(每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出)。重力加速度為9.80m/s2??梢杂?jì)算出鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)為____________(結(jié)果保留2位小數(shù))。解析:(1)對鐵塊受力分析,由牛頓第二定律有mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得μ=。(2)兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T=5×s=0.10s,由逐差法和Δx=aT2,可得a=1.97m/s2,代入μ=,解得μ≈0.35。答案:(1) (2)0.35