Question

Ⅰ．某同學(xué)在做測(cè)定木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，測(cè)滑動(dòng)摩擦力時(shí)，他設(shè)計(jì)了兩種實(shí)驗(yàn)方案．
方案一：木板固定在水平面上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊，如圖甲所示．
方案二：用彈簧測(cè)力計(jì)水平地鉤住木塊，用力使木板在水平面上運(yùn)動(dòng)，如圖乙所示．

除了實(shí)驗(yàn)必需的彈簧測(cè)力計(jì)、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(gè)理由即可）______．
（2）該同學(xué)在木塊上加砝碼，改變木塊對(duì)木板的壓力，記錄了5組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如下表所示．

實(shí)驗(yàn)次序	1	2	3	4	5
砝碼個(gè)數(shù)		1	2	3	4
砝碼對(duì)木塊 的壓力/N		2.00	4.00	6.00	8.00
測(cè)力計(jì)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(qǐng)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(duì)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_(kāi)_____N；木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)_____．
Ⅱ．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(kāi)始運(yùn)動(dòng)的過(guò)程進(jìn)行測(cè)量．

（1）如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺測(cè)得窄遮光條的寬度d=______cm；實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間△t=1.2×10^-2s，則在遮光條經(jīng)過(guò)光電門時(shí)滑塊的瞬間速度為_(kāi)_____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(shí)驗(yàn)中還需要直接測(cè)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(zhǎng)L
（3）本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較______和是否相等（用直接測(cè)出的物理量符號(hào)寫出表達(dá)式，重力加速度為g）說(shuō)明系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒．
（4）為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)對(duì)此實(shí)驗(yàn)提出以下建議，其中確實(shí)對(duì)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(zhǎng)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(duì)摩擦力的測(cè)量是采用“間接法”進(jìn)行的，只有當(dāng)彈簧秤拉動(dòng)木塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力才與摩擦力成為一對(duì)平衡力，它們大小相等．
方案二：拉動(dòng)木板時(shí)，木塊受到向左的摩擦力，由于木塊相對(duì)地面靜止，則摩擦力與彈簧秤的拉力是一對(duì)平衡力．
（2）采用描點(diǎn)法做出圖象．求出動(dòng)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(guò)主尺的哪一個(gè)讀數(shù)，主尺讀數(shù)就讀多少，游標(biāo)讀數(shù)用分度乘以對(duì)齊的格數(shù)；由于遮光板通過(guò)的時(shí)間很短，因此可以用平均速度來(lái)代替其通過(guò)的瞬時(shí)速度；
（2）要求遮光條經(jīng)過(guò)光電門時(shí)滑塊的瞬間速度，所以還需要測(cè)量滑塊上的遮光條初始位置到光電門的距離s；
（3）通過(guò)比較重力做功（重力勢(shì)能的減小量）和動(dòng)能的增加量之間的大小關(guān)系，可以驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒．
（4）本實(shí)驗(yàn)細(xì)繩和滑輪的質(zhì)量要輕，不是繩越長(zhǎng)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(duì)實(shí)驗(yàn)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(cè)力計(jì)，拉動(dòng)木板做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，更容易控制拉動(dòng)的速度，使示數(shù)更穩(wěn)定，測(cè)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(shí)驗(yàn)時(shí)，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(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)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(guò)光電門的平均速度來(lái)代替瞬時(shí)速度有：
v==0.40m/s
（2）要求遮光條經(jīng)過(guò)光電門時(shí)滑塊的瞬間速度，所以還需要測(cè)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(duì)象，系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量為mgs，由于初速度為零，所以本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較mgs與是否相等說(shuō)明系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒；
（4）本實(shí)驗(yàn)細(xì)繩和滑輪的質(zhì)量要輕，不是繩越長(zhǎng)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(duì)實(shí)驗(yàn)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(cè)力計(jì)，拉動(dòng)木板做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，更容易控制拉動(dòng)的速度，使示數(shù)更穩(wěn)定，測(cè)量更準(zhǔn)確；6.00；0.25；
（2）0.48cm；0.40m/s；B；mgs；A；摩擦力做功對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響，減小摩擦力能提供精確度．
點(diǎn)評(píng)：（1）在本實(shí)驗(yàn)中，準(zhǔn)確讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是關(guān)鍵，因此，只有使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其拉力與摩擦力才是一對(duì)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(shí)驗(yàn)原理，熟練應(yīng)用所學(xué)物理知識(shí)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理是正確解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的關(guān)鍵．