Question

【2013?山西省晉中市晉商四校聯考】某學習小組利用自行車的運動“探究阻力做功與速度變化的關系”．人騎自行車在平直的路面上運動，當人停止蹬車后，由于受到阻力作用，自行車的速度會逐漸減小至零，如圖所示．在此過程中，阻力做功使自行車的速度發生變化．設自行車無動力后受到的阻力恒定．

①在實驗中使自行車在平直的公路上獲得某一速度后停止蹬車，需要測出人停止蹬車后自行車向前滑行的距離s，為了計算自行車的初速度，還需要測量____________（填寫物理量的名稱及符號）．

②設自行車受到的阻力恒為f，計算出阻力做的功及自行車的初速度．改變人停止蹬車時自行車的速度，重復實驗，可以得到多組測量值．以阻力對自行車做功的大小為縱坐標，自行車初速度為橫坐標，作出W一V曲線．分析這條曲線，就可以得到阻力做的功與自行車速度變化的定性關系．在實驗中作出W一V圖象如圖所示，其中符合實際情況的是　　　

（2）某物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數。實驗裝置如圖，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細線與托盤連接。打點計時器使用的交流電源的頻率為50 Hz。開始實驗時，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運動，在紙帶上打出一系列小點。

①上圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計數點，每相鄰兩計數點間還有4個打點（圖中未標出），計數點間的距離如圖所示。根據圖中數據計算的加速度a=　　　　　 (保留三位有效數字)。

②回答下列兩個問題：

（A）為測量動摩擦因數，下列物理量中還應測量的有　　　 （填入所選物理量前的字母）

A、木板的長度L　　　　　　 B、木板的質量m₁　　　 C、滑塊的質量m₂　　　　　　　　　 D、托盤和砝碼的總質量m₃　　 E、滑塊運動的時間t

（B）測量（A）中所選定的物理量時需要的實驗器　　　　　　　　　　　　　　 。

（C）滑塊與木板間的動摩擦因數＝　　　　　　　　　 （用被測物理量的字母表示，重力加速度為g），與真實值相比，測量的動摩擦因數　　　　 （填“偏大”或“偏小” ）。

Answer 1

（1）C  （2）①0.495與0.497m/s²②  偏大

【解析】（1）設人停止蹬車后自行車滑行的時間和位移分別為和，由動能定理可得，；所以，由此式可知，還應測出人停止蹬車后自行車滑行的時間t；

摩擦力做功為，動能的變化為，顯然作出W一V圖象是開口向上拋物線，所以選項C正確。

（2）利用“逐差法”求加速度，將前面的6個計數點間的距離（說明加速度在0.495與0.497m/s²之間都正確）滑塊的質量m₂，托盤和砝碼的總質量m₃，由對整個系統由牛頓第二定律得，所以，因此要測量動摩擦因數，還必須知道滑塊的質量m₂和托盤和砝碼的總質量m₃，測量質量的的實驗器材是天平；因為除滑塊的質量m₂摩擦力外，還有其賓阻力，繩與滑輪還有摩擦，所以與真實值相比，測量的動摩擦因數偏大.