同学利用如图(a)所示的装置测量与长金属板之间的动摩擦因数和当地力加速度、金属板固定于水平实验台上,一轻跨过轻滑轮,左端与放在金属板上的滑块(滑块上固定有宽度为d=2.000cm的遮光条)相连,另一端可悬挂钩本实验中可用的钩码共有N=6个,每个质量均为m0=0.010kg。实验步骤如下:
a:在金属板上适当的位置固定光电门A和B,两光电门通过数据采集器与计算机相连。
b:用电子秤称出滑块和光条的总质量为M=0.150kg。
c:将n(依次取n=1,2,3,4,5,6)个钩码挂在轻滑轮右端,其余N-n个钩码固定在滑块上。用手按住滑块,并使轻绳与金属板平行。接通光电门,释放滑块。计算机自动记录:
i、遮光条通过光电门A的时间△t1;
ii、遮光条通过光电门B的时间△t2;
ⅲ、遮光条的后端从离开光电门A到离开光电门B的时间△t12;
d:经数据处理后,可得到与n对应的加速度a并记录。
回答下列问题:
(1)在n=3时,△t1=0.0289s,△t2=0.0160s,△t12=0.4040s。
①忽略遮光条通过光电门时速度的变化,滑块加速度的表达式为a1=___________ ,其测量值为___________ m/s2(计算结果保留3位有效数字。通过计算机处理得到,)
②考虑遮光条通过光电门时速度的变化,滑块加速度的测量值a2___________ a1(填“大于”“等于”或“小于”)
(2)利用记录的数据拟合得到a-n图像,如图(b)所示,该直线在横轴上的截距为p,用已知的物理量数值和测得的物理量p,表示μ与p之间的数学函数关系:μ=___________ 。
a:在金属板上适当的位置固定光电门A和B,两光电门通过数据采集器与计算机相连。
b:用电子秤称出滑块和光条的总质量为M=0.150kg。
c:将n(依次取n=1,2,3,4,5,6)个钩码挂在轻滑轮右端,其余N-n个钩码固定在滑块上。用手按住滑块,并使轻绳与金属板平行。接通光电门,释放滑块。计算机自动记录:
i、遮光条通过光电门A的时间△t1;
ii、遮光条通过光电门B的时间△t2;
ⅲ、遮光条的后端从离开光电门A到离开光电门B的时间△t12;
d:经数据处理后,可得到与n对应的加速度a并记录。
回答下列问题:
(1)在n=3时,△t1=0.0289s,△t2=0.0160s,△t12=0.4040s。
①忽略遮光条通过光电门时速度的变化,滑块加速度的表达式为a1=
②考虑遮光条通过光电门时速度的变化,滑块加速度的测量值a2
(2)利用记录的数据拟合得到a-n图像,如图(b)所示,该直线在横轴上的截距为p,用已知的物理量数值和测得的物理量p,表示μ与p之间的数学函数关系:μ=
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更新时间:2021-10-04 14:17:41
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【知识点】 利用牛顿第二定律测量动摩擦因数
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【推荐1】某同学用图甲所示的实验装置测量滑块与桌面之间的动摩擦因数。光电门固定在水平直轨道上的O点,拉力传感器固定在滑块上,不可伸长的细线通过定滑轮将滑块与钩码相连,遮光条的宽度为d,滑块初始位置A点到O点的距离为L,重力加速度为g。实验步骤如下:
A.将滑块从A点由静止释放,传感器显示滑块所受拉力为F,光电门记录遮光条通过光电门的时间t;
B.改变钩码的个数重复步骤A;
C.正确记录每一组F与t对应的数据,作出F-的关系图像如图乙所示(图中b、c为已知量)。
(1)根据步骤A中测出的物理量可知,滑块的加速度a=___________ ;
(2)滑块与轨道间的动摩擦因数μ=___________ ;
(3)增加滑块的质量重新进行实验,得到的F-图像与两坐标轴交点坐标的绝对值b、c的变化情况是:b___________ ,c___________ 。(填“变大”、“变小”或“不变”)
A.将滑块从A点由静止释放,传感器显示滑块所受拉力为F,光电门记录遮光条通过光电门的时间t;
B.改变钩码的个数重复步骤A;
C.正确记录每一组F与t对应的数据,作出F-的关系图像如图乙所示(图中b、c为已知量)。
(1)根据步骤A中测出的物理量可知,滑块的加速度a=
(2)滑块与轨道间的动摩擦因数μ=
(3)增加滑块的质量重新进行实验,得到的F-图像与两坐标轴交点坐标的绝对值b、c的变化情况是:b
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【推荐2】甲、乙同学均设计了测动摩擦因数的实验,已知重力加速度为g。
(1)甲同学设计的实验装置如图甲所示,其中A为置于水平面上的质量为M的长直木板,B为木板上放置的质量为m的物块,C为物块右端连接的一个轻质弹簧测力计,连接弹簧测力计的细绳水平,实验时用力向左拉动A,当C的示数稳定后(B仍在A上),读出其示数F,则该设计能测出______ (填“A与B”或“A与地面”)之间的动摩擦因数,其表达式为______ 。
(2)乙同学的设计如图乙所示,他在一端带有定滑轮的长木板上固定A、B两个光电门,与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间,与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力,长木板固定在水平面上,物块与滑轮间的细绳水平,实验时,多次改变沙桶中沙的质量,每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动,读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间,在坐标系中作出的图线如图丙所示,图线的斜率为k,与纵轴的截距为b,因乙同学不能测出物块质量,故该同学还应该测出的物理量为______ (填所测物理量及符号)。根据所测物理量及图线信息,可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为______ 。
(1)甲同学设计的实验装置如图甲所示,其中A为置于水平面上的质量为M的长直木板,B为木板上放置的质量为m的物块,C为物块右端连接的一个轻质弹簧测力计,连接弹簧测力计的细绳水平,实验时用力向左拉动A,当C的示数稳定后(B仍在A上),读出其示数F,则该设计能测出
(2)乙同学的设计如图乙所示,他在一端带有定滑轮的长木板上固定A、B两个光电门,与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间,与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力,长木板固定在水平面上,物块与滑轮间的细绳水平,实验时,多次改变沙桶中沙的质量,每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动,读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间,在坐标系中作出的图线如图丙所示,图线的斜率为k,与纵轴的截距为b,因乙同学不能测出物块质量,故该同学还应该测出的物理量为
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【推荐3】某同学在实验室取两个材质及底面粗糙程度相同的木盒,来测量木盒和木板之间的动摩擦因数。他采用“对调法”,可省去秤质量的步骤,如图甲所示,一端装有定滑轮的长木板放置在水平桌面上,木盒1放置在长木板上,左端与穿过打点计时器的纸带相连,右端用细线通过定滑轮与木盒2相接。
(1)实验前,要调整定滑轮的角度,目的是_________ 。
(2)木盒1不放细沙,在木盒2中装入适量的细沙,接通电源,释放纸带,打点计时器打出一条纸带纸,木盒1与木盒2(含细沙)位置互换,换一条纸带再次实验,打出第二条纸带,两纸带编号为第一组,改变木盒2中细沙的多少,重复上述过程,得到多组纸带,如图乙为某组实验中获得的两条纸带中的一条:0、1、2、3、4、5、6是计数点,每相邻两计数点间还有4个未标出的计时点,已知交流电源的频率为,该纸带运动的加速度______ 。
(3)五组实验测得的加速度如下表所示,请在丙图中作出的关系图像( ) ,已知当地重力加速度为,由图像可得动摩擦因数为__________ (保留两位有效数字)。
(4)由于纸带的影响,实验测得的动摩擦因数将________ (填“偏大”、“偏小”),不考虑测量的偶然误差,上表中第_________ 组数据求得的动摩擦因数最准确。
(5)实验过程中,有时“对调法”两次实验不能全部完成,导致实验数据无效,请你提出一种 解决此问题的实验方案_____________________ 。
(1)实验前,要调整定滑轮的角度,目的是
(2)木盒1不放细沙,在木盒2中装入适量的细沙,接通电源,释放纸带,打点计时器打出一条纸带纸,木盒1与木盒2(含细沙)位置互换,换一条纸带再次实验,打出第二条纸带,两纸带编号为第一组,改变木盒2中细沙的多少,重复上述过程,得到多组纸带,如图乙为某组实验中获得的两条纸带中的一条:0、1、2、3、4、5、6是计数点,每相邻两计数点间还有4个未标出的计时点,已知交流电源的频率为,该纸带运动的加速度
(3)五组实验测得的加速度如下表所示,请在丙图中作出的关系图像
组次 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
3.00 | 3.21 | 4.00 | 4.80 | 5.31 | |
2.81 | 2.60 | 1.82 | 1.00 |
(4)由于纸带的影响,实验测得的动摩擦因数将
(5)实验过程中,有时“对调法”两次实验不能全部完成,导致实验数据无效,请你提出
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