| 研究摩擦力或滑动摩擦因数的实验 题目答案及解析

稿件来源:高途

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必修1

第三章 相互作用

3.3 摩擦力

研究摩擦力或滑动摩擦因数的实验

某同学利用如图$1$所示的装置,测量小车和木板之间的动摩擦因数$\mu $。其中$M$为小车和小车上的滑轮的总质量,$m$为所挂钩码的质量,重力加速度为$g$,其中$M$$m$为未知量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。

  

该同学在实验中得到如图$2$所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为$50\;\rm Hz$的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为                 ${\text{m/s}^{2}}$(结果保留$3$位有效数字);

[["$0.540/0.550/0.560$"]]

相邻两计数点间时间间隔$T=0.02 \times 5\;\rm s=0.1\;\rm s$

$DF$间的距离$DF=10.00\;\rm cm-4.40\;\rm cm=5.60\;\rm cm$

$DF$间的距离$BD=4.40\;\rm cm-1.00\;\rm cm=3.40\;\rm cm$

由图可知开始一段位移和后面差距较大,舍掉开始一段位移$AB$,利用$BF$间位移求加速度得$a=\dfrac{DF-BD}{(2T)^{2}}=\dfrac{(5.60-3.40) \times 10^{- 2}}{(2 \times 0.1)^{2}}\;\rm \text{m/s}^{2}=0.550\;\rm \text{m/s}^{2}$

该同学以力传感器的示数$F$为横坐标,加速度$a$为纵坐标,画出的$a-F$图像是一条直线,如图$3$所示,则小车和车上的滑轮的总质量$M$                 ;  

[["$\\dfrac{2c}{b}$"]]

由牛顿第二定律得$2F − \mu Mg=Ma$

$a=\dfrac{2}{M}F-\mu g$

图线斜率$k=\dfrac{b}{c}=\dfrac{2}{M}$

$M=\dfrac{2c}{b}$

该实验                 (填“需要”或“不需要”)钩码的质量$m$远小于小车和车上滑轮的总质量$M$

[["不需要"]]

本实验绳子拉力可以由力传感器测出,不需要使小桶(包括沙)的质量远小于车的总质量;

小车和木板之间的动摩擦因数$\mu =$                 

[["$\\dfrac{b}{g}$"]]

图线在纵轴的截距大小为$b=\mu g$

$\mu=\dfrac{b}{g}$

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