Question

8．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量小物塊與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，彈簧左端固定在擋板上，帶有遮光條的小物塊將彈簧壓縮至C處，釋放后物塊與彈簧分離后通過P處光電計(jì)時(shí)器的光電門，小物塊通過光電門P后停在水平面上某點(diǎn)B．已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度為g．

①用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d如圖乙所示，其讀數(shù)d=0.420cm；
②為了測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，需要測(cè)量的物理量及其符號(hào)是擋光條寬度d，通過光電門時(shí)間t，光電門到物塊停止處的距離x，動(dòng)摩擦因數(shù)μ=$\frac{gts7gms^{2}}{2gx{t}^{2}}$（用測(cè)量的量表示）；
③改變彈簧壓縮位置，釋放木塊進(jìn)行多次測(cè)量后，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，可采用圖象法即通過畫出較合理的圖象來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你認(rèn)為應(yīng)該建立的坐標(biāo)系為：縱坐標(biāo)用物理量x，橫坐標(biāo)用物理量$\frac{1}{{t}^{2}}$．
④若已經(jīng)測(cè)得物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，物體質(zhì)量為m，重力加速度g，只需再測(cè)出另一物理量即可測(cè)出彈簧的彈性勢(shì)能，寫出其物理量及其符號(hào)釋放木塊處到最終停止處的距離s，寫出彈性勢(shì)能的表達(dá)式μmgs．

Answer 1

分析 ①游標(biāo)卡尺的讀數(shù)時(shí)先讀出主尺的刻度，然后看游標(biāo)尺上的哪一個(gè)刻度與主尺的刻度對(duì)齊，最后讀出總讀數(shù)；
②根據(jù)題目的敘述，確定實(shí)驗(yàn)的原理，然后確定待測(cè)量與摩擦力的公式；
③根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法；
④根據(jù)功能關(guān)系，結(jié)合彈簧做功與彈性勢(shì)能的關(guān)系，即可求解．

解答 解：①主尺的刻度：4mm，游標(biāo)尺上的第20個(gè)刻度與主尺的刻度對(duì)齊，讀數(shù)是：0.02×10=0.20mm，總讀數(shù)：4mm+0.20mm=4.20mm=0.420cm；
②實(shí)驗(yàn)的原理：根據(jù)遮光條的寬度與滑塊通過光電門的時(shí)間即可求得滑塊的速度：v=$\fracbdrfxxe{t}$；
因此需要：擋光條寬度d，通過光電門時(shí)間t，
B到C的過程中，摩擦力做功，根據(jù)動(dòng)能定理得：-μmgx=0-$\frac{1}{2}$mv²；
聯(lián)立以上兩個(gè)公式得動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式：μ=$\frac{onu2b7f^{2}}{2gx{t}^{2}}$
還需要測(cè)量的物理量是：光電門P與C之間的距離x．
③由動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式可知，μ與t²和x的乘積成反比，
所以x與$\frac{1}{{t}^{2}}$ 的圖線是過原點(diǎn)的直線，
應(yīng)該建立的坐標(biāo)系為：縱坐標(biāo)用物理量$\frac{1}{{t}^{2}}$，橫坐標(biāo)用物理量x．
④根據(jù)功能關(guān)系，釋放物體后，彈簧的彈性勢(shì)能減小，通過摩擦力做功，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，
則有：E_彈=W_f=μmgs；
因此需要測(cè)量釋放木塊處到最終停止處的距離s；
故答案為：①0.420mm；
②擋光條寬度d，通過光電門時(shí)間t，光電門到物塊停止處的距離x，$\frac{xrn2n5c^{2}}{2gx{t}^{2}}$；
③x，$\frac{1}{{t}^{2}}$  或（$\frac{1}{{t}^{2}}$，x）；
④釋放木塊處到最終停止處的距離s，μmgs．

點(diǎn)評(píng) 本題通過動(dòng)能定理得出動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式，從而確定要測(cè)量的物理量．要先確定實(shí)驗(yàn)的原理，然后依據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理解答即可．