Question

【題目】某中學物理學習小組利用如圖1所示裝置測量木塊與木板動摩擦因數。水平固定的長木板左端有定滑輪，長木板右端固定有打點計時器，木塊與豎直懸掛的彈簧秤通過輕繩連接，其間通過動滑輪懸掛有砂桶。木塊質量為M，桶和砂子的總質量為m，木塊的加速度a可由打點計時器和紙帶測出。

(1)如圖2所示為上述實驗中打下的一條紙帶，A點為木塊剛釋放時打下的起始點每兩點間還有四個點未畫出，打點計時器的頻率為50Hz，則木塊的加速度大小a=______。（保留三位有效數字）

(2)本實驗是否需要滿足m<<M？答：______（填“需要”或“不需要”）。

(3)保持木塊質量M不變，逐漸增大砂桶和砂的總質量m進行多次實驗，得到多組a、F值（F為彈簧秤的示數）。已知當地重力加速度，根據實驗數據畫出了如圖3所示的圖像，由圖像可得木塊與木板間動摩擦因數μ=_______，木塊的質量M=______kg。（保留三位有效數字）

Answer 1

【答案】1.60 不需要 0.306 0.100

【解析】

(1)[1]每兩點間還有四個點未畫出，則相鄰兩點間的時間間隔

由逐差法可得

代入數據解得

(2)[2]實驗中木塊所受拉力始終等于彈簧測力計讀數，不需要用桶和砂子總重力的一半對拉力進行近似替代，不需要滿足m<<M。

(3)對木塊進行受力分析，由牛頓第二定律可得

整理得

由圖像得

，

解得

，