图5
13.如图5所示是测量物块与木板间的动摩擦因数的实验装置.物块放在长木板上,木板固定在水平桌面上,物块前方装有轻质小滑轮,沙桶和弹簧秤通过绕在滑轮上的细绳相连,放开沙桶后,物块在木板上做匀加速直线运动.(板上面空间的细绳均水平,不计滑轮的摩擦)
(1)要完成本实验,还缺少的器材是(并指明它们各自的用途)________________________________________________________________________
(2)设物块的质量为m,加速度为a,弹簧秤的示数为F,动摩擦因数为μ,则它们之间的关系是________________________________________________________________________.
(3)若以图象法处理数据,并且使得到的图线是一条倾斜的直线,应该以______________为横轴、加速度a为纵轴建立坐标系.
(4)如果该图线的纵轴截距的大小等于b,且重力加速度g为已知,则动摩擦因数μ=________.
答案 (1)①天平,用于测量物块的质量m;②打点计时器、低压电源、纸带、导线,用于测量物块的加速度a;③刻度尺,用于处理纸带及作图线.
(2)2F-μmg=ma
(3)物块运动中弹簧秤的示数F
(4)
解析 (4)设拉力为F,物体的加速度为a,物体的质量为m,由牛顿第二定律得2F-μmg=ma
由上式可知,要测出μ,必须用天平测出物体的质量;用打点计时器、低压电源、纸带、导线,测量物块的加速度a;拉力可用已提供的弹簧测力计来测量,为了减小误差必须采用多次测量,得到多组的a、F值;用作图法求出μ,为此要用刻度尺来处理纸带、作图线.
作图线时若以F为横轴、加速度a为纵轴建立坐标系,则由2F-μmg=ma得关系式a=-μg
得纵轴上的截距b=μg,故动摩擦因数为μ=.