Question

為了測定木塊與木板之間的動摩擦因數，利用現有的器材：木板、木塊、彈簧測力計、刻度尺、秒表、沙桶與沙。有人設計了下面三種實驗方案如圖所示：⑴增減沙桶內的沙，使木塊看起來做勻速運動，并測出木塊、沙與沙桶的重量；⑵用力Ｆ把木板從木塊下面向左拉出，并讀出彈簧測力計的示數，稱出木塊的重量；⑶讓木塊從木板頂端加速滑到底端，并測出下滑時間及相應長度，再測出木板與水平地面的夾角。
如果這三個實驗的操作正確無誤，請你利用現有知識對每個方案作出簡要分析、評價。

Answer 1

解析：由于本實驗的成功與否主要體現在實驗條件的優化上，故本探究題滲透了多種物理問題的科學研究方法，對培養學生良好的科學品質、創造能力有很好的作用。 方案⑴：增減沙桶內的沙，使木塊勻速運動時，木塊所受的摩擦力μmg等于沙及桶的重力Ｍg，有μ＝，此方案要通過觀察粗略確定木塊是否做勻速運動，不準確，誤差大。方案⑵：用力Ｆ拉出木板時，木塊受摩擦力作用，該力f可直接由彈簧測力計測出，則μ＝，且木板是不是勻速拉動不影響實驗結果，簡便，易操作，但是由于用手拿住彈簧秤，會使彈簧秤讀數不穩定。方案⑶：根據牛頓第二定律mgsinθ-μmgcosθ=ma和運動學公式s=at²。得：μ＝tgθ-，由此看出其實驗的測量量多，因此測量帶來的誤差大。