Question

4．某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量木塊和桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①將滑輪固定在水平桌面的邊緣；
②用天平稱出木塊的質(zhì)量m、鐵塊的質(zhì)量M；
③把木塊、鐵塊系在繩子的兩端，使鐵塊懸空，用刻度尺測出鐵塊離地面的高度h，標(biāo)記下繩子拉緊時(shí)木塊在桌面上的位置；
④釋放鐵塊使之下落，測量出木塊在桌面上滑動(dòng)的距離x．
回答下列問題：
（1）釋放鐵塊后，木塊總撞到滑輪，請(qǐng)?zhí)岢鲆粋�(gè)解決辦法：適當(dāng)減小開始時(shí)B離地面的高的高度，適當(dāng)增加A、B間細(xì)線的長度．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)測量的結(jié)果，木塊和桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=$\frac{Mmh}{Mmx-Mmh+{m}^{2}x}$．
（3）繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體也具有動(dòng)能E_r=$\frac{1}{2}$Iω²，其中I是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，也許你不知道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的物理意義，但是，如果考慮轉(zhuǎn)動(dòng)的滑輪具有的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，與真實(shí)值相比動(dòng)摩擦因數(shù)的測量值偏大（選填“偏大”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）鐵塊減少的重力勢能轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)的內(nèi)能和兩者的動(dòng)能，木塊釋放后會(huì)撞到滑輪，說明鐵塊減少的勢能太多，轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)的內(nèi)能太少，從而找作答依據(jù)
（2）根據(jù)動(dòng)能定理求得摩擦因數(shù)；
（3）根據(jù)動(dòng)能定理分析誤差的拉力元，求得真實(shí)摩擦因數(shù)與測量摩擦因數(shù)的關(guān)系

解答 解：（1）鐵塊減少的重力勢能轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)的內(nèi)能和兩者的動(dòng)能，木塊釋放后會(huì)撞到滑輪，說明鐵塊減少的勢能太多，轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)的內(nèi)能太少，可以通過減小鐵塊的質(zhì)量；增加細(xì)線的長度（或增大木塊的質(zhì)量；降低鐵塊的起始高度）解決．故解決方法有：增加細(xì)線的長度或降低鐵塊的起始高度
（2）鐵塊下滑到地面前，則$Mgh-μmgh=\frac{1}{2}（M+m）{v}^{2}$，此后對(duì)木塊利用動(dòng)能定理可知-μ=$μmg（x-h）=0-\frac{1}{2}m{v}^{2}$
聯(lián)立解得μ=$\frac{Mmh}{Mmx-Mmh+{m}^{2}x}$
（3）由于繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體也具有動(dòng)能E_r=$\frac{1}{2}$Iω²，故木塊獲得的最大動(dòng)能減小，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能減小，通過的位移不變，故測量的摩擦因數(shù)大于真實(shí)的摩擦因數(shù)，故答案為偏大
故答案為：（1）適當(dāng)減小開始時(shí)B離地面的高的高度，適當(dāng)增加A、B間細(xì)線的長度
（2）$\frac{Mmh}{Mmx-Mmh+{m}^{2}x}$
（3）偏大

點(diǎn)評(píng) 在判斷此類問題時(shí)，要深刻理解動(dòng)能定理，能量守恒定律，抓住滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的影響即可求得