Question

(8分)有两个物理兴趣小组在一次探究活动中，想测量滑块和长木板之间的动摩擦因数。

⑴第一小组：利用平衡条件来测量动摩擦因数。

该小组同学设计了两种实验方案：

方案A：长木板固定，用弹簧秤拉动木块，如图甲所示；

方案B：木块通过弹簧秤连接到墙壁，用手拉动木板，如图乙所示。

①上述两种方案中，你认为更合理的方案是           (填“A”或“B”)，原因是               ；

②该实验中应测量的物理量是                   ，滑块和长木板之间的动摩擦因数μ＝         。

⑵第二小组：利用牛顿第二定律来测量动摩擦因数。

实验装置如图丙所示，一端装有定滑轮的、表面粗糙的长木板固定在水平实验台上，长木板上有一滑块，滑块右侧固定一轻小动滑轮，钩码和弹簧测力计通过绕在滑轮上的水平轻绳相连，放开钩码，滑块在长木板上做匀加速直线运动。

实验时滑块加速运动，读出弹簧测力计的示数F ′，处理纸带，得到滑块运动的加速度a；改变钩码个数，重复实验；以弹簧测力计的示数F ′为纵轴，加速度a为横轴，得到的图象是纵轴截距大小等于b的一条倾斜直线，如图丁所示。已知滑块和轻小动滑轮的总质量为m，重力加速度为g，忽略滑轮与轻绳之间的摩擦。则滑块和长木板之间的动摩擦因数μ＝         。

Answer

⑴①B，因为在方案A中，木块要在长木板上匀速运动，而在方案B中，对木块的运动无限制，且弹簧秤是静止的，便于读数；②木块的重力G、弹簧秤的示数F，；⑵。

【解析】

试题分析：⑴①在两种方案中，滑块与木板之间的摩擦为滑动摩擦力，依据的实验原理肯定是滑动摩擦定律，因此为达实验目的——测出动摩擦因数，需知道滑动摩擦力和正压力的大小，因此在方案A中，滑块要在长木板上匀速运动，弹簧秤的读数才等于滑块与木板间的滑动摩擦力大小，而在方案B中，无论木板如何运动，对滑块都存在弹簧秤的拉力和滑动摩擦力相平衡，且在方案B中，弹簧秤是静止的，便于读数，故更合理的方案是B；

②由①中分析可知，实验中需测量的物理量为木块的重力G、弹簧秤的示数F，根据滑动摩擦定律可知，滑块和长木板之间的动摩擦因数μ＝；

⑵对滑块和轻小动滑轮，根据牛顿第二定律有：2F ′－μmg＝ma，即F ′＝＋，对照F ′-a图象可知，＝b，解得：μ＝。

考点：本题主要考查了力学设计性实验问题，涉及到实验原理的理解、误差的分析、实验注意事项、数据处理等知识，属于中档题。