Question

Ⅰ．某同學(xué)在做測定木塊與木板間動摩擦因數(shù)的實驗過程中，測滑動摩擦力時，他設(shè)計了兩種實驗方案．
方案一：木板固定在水平面上，用彈簧測力計水平拉動木塊，如圖甲所示．
方案二：用彈簧測力計水平地鉤住木塊，用力使木板在水平面上運(yùn)動，如圖乙所示．

除了實驗必需的彈簧測力計、木塊、木板、細(xì)線外，該同學(xué)還準(zhǔn)備了若干重均為2.00N的砝碼．
（1）上述兩種方案中，你認(rèn)為更合理的方案是______（填“甲”或“乙”），理由是：（回答一個理由即可）______．
（2）該同學(xué)在木塊上加砝碼，改變木塊對木板的壓力，記錄了5組實驗數(shù)據(jù)，如下表所示．

實驗次序	1	2	3	4	5
砝碼個數(shù)		1	2	3	4
砝碼對木塊 的壓力/N		2.00	4.00	6.00	8.00
測力計示 數(shù)/N	1.50	2.00	2.50	2.95	3.50
木塊受到的 摩擦力/N	1.50	2.00	2.50	2.95	3.50

請根據(jù)上述數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出木塊受到的摩擦力f和砝碼對木塊的壓力F的關(guān)系圖象（以F為橫坐標(biāo)）．由圖象可知，重為______N；木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為______．
Ⅱ．某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來驗證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)由靜止釋放后機(jī)械能是否守恒．實驗前已經(jīng)調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，且選定滑塊從靜止開始運(yùn)動的過程進(jìn)行測量．

（1）如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺測得窄遮光條的寬度d=______cm；實驗時將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間△t=1.2×10^-2s，則在遮光條經(jīng)過光電門時滑塊的瞬間速度為______m/s．
（2）已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g，鉤碼的質(zhì)量為m，滑塊的質(zhì)量為M，在本實驗中還需要直接測量的物理量有：______．
A．光電門到導(dǎo)軌左端定滑輪的距離x
B．滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s
C．氣墊導(dǎo)軌的總長L
（3）本實驗通過比較______和是否相等（用直接測出的物理量符號寫出表達(dá)式，重力加速度為g）說明系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒．
（4）為提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確程度，該實驗小組的同學(xué)對此實驗提出以下建議，其中確實對提高準(zhǔn)確程度有作用的是______．
A．繩的質(zhì)量要輕，滑輪的質(zhì)量要輕
B．在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩越長越好
C．鉤碼的質(zhì)量m越小越好
（5）你還有其他好的建議是______．

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ．（1）方案一：對摩擦力的測量是采用“間接法”進(jìn)行的，只有當(dāng)彈簧秤拉動木塊勻速運(yùn)動時，拉力才與摩擦力成為一對平衡力，它們大小相等．
方案二：拉動木板時，木塊受到向左的摩擦力，由于木塊相對地面靜止，則摩擦力與彈簧秤的拉力是一對平衡力．
（2）采用描點(diǎn)法做出圖象．求出動摩擦因素，繼而求得重力；
Ⅱ．（1）游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．先讀出主尺讀數(shù)，看游標(biāo)的0刻度線超過主尺的哪一個讀數(shù)，主尺讀數(shù)就讀多少，游標(biāo)讀數(shù)用分度乘以對齊的格數(shù)；由于遮光板通過的時間很短，因此可以用平均速度來代替其通過的瞬時速度；
（2）要求遮光條經(jīng)過光電門時滑塊的瞬間速度，所以還需要測量滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s；
（3）通過比較重力做功（重力勢能的減小量）和動能的增加量之間的大小關(guān)系，可以驗證機(jī)械能是否守恒．
（4）本實驗細(xì)繩和滑輪的質(zhì)量要輕，不是繩越長越好，鉤碼的質(zhì)量m要適中，不是越小越好；
（5）摩擦力做功對實驗有影響，減小摩擦力能提供精確度．
解答：解：Ⅰ．（1）方案乙更合理．
理由是：圖乙中固定彈簧測力計，拉動木板做相對運(yùn)動，更容易控制拉動的速度，使示數(shù)更穩(wěn)定，測量更準(zhǔn)確．
（2）采用描點(diǎn)法做出圖象，如圖所示：
由表格可知：第4組實驗時，重力G=F=6.00N
由圖象可知：
Ⅱ．（1）根據(jù)圖示可知，主尺示數(shù)為4mm=0.4cm，游標(biāo)尺上第8個刻度和主尺上某一刻度對齊，
所以游標(biāo)尺讀數(shù)為：8×0.1mm=0.08cm，
故最后讀數(shù)為：0.4cm+0.08cm=0.48cm．
用擋光板通過光電門的平均速度來代替瞬時速度有：
v==0.40m/s
（2）要求遮光條經(jīng)過光電門時滑塊的瞬間速度，所以還需要測量滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s，故選B；
（3）以m和M組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)重力勢能的減小量為mgs，由于初速度為零，所以本實驗通過比較mgs與是否相等說明系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒；
（4）本實驗細(xì)繩和滑輪的質(zhì)量要輕，不是繩越長越好，鉤碼的質(zhì)量m要適中，不是越小越好，故選A；
（5）摩擦力做功對實驗有影響，減小摩擦力能提供精確度．
故答案為：（1）乙；圖乙中固定彈簧測力計，拉動木板做相對運(yùn)動，更容易控制拉動的速度，使示數(shù)更穩(wěn)定，測量更準(zhǔn)確；6.00；0.25；
（2）0.48cm；0.40m/s；B；mgs；A；摩擦力做功對實驗有影響，減小摩擦力能提供精確度．
點(diǎn)評：（1）在本實驗中，準(zhǔn)確讀出彈簧測力計的示數(shù)是關(guān)鍵，因此，只有使物體做勻速直線運(yùn)動，其拉力與摩擦力才是一對平衡力，改進(jìn)后的方案也是為了使讀數(shù)更準(zhǔn)確．
（2）明確實驗原理，熟練應(yīng)用所學(xué)物理知識進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理是正確解答實驗問題的關(guān)鍵．