Question

6．實驗室水平桌面上有如圖甲所示的一套實驗裝置，一端固定的壓縮彈簧連接一個帶有遮光片的滑塊（彈簧不拴接），滑塊被彈出后經(jīng)過光電門并最終停在P點．
（1）游標(biāo)卡尺測得遮光片的寬度如圖乙所示，則寬度d=0.375cm．
（2）若要探究滑塊和水平面之間的動摩擦因數(shù)，需要測量的物理量除遮光片寬度d和經(jīng)過光電門的時間t外，還有哪個物理量光電門與P點間的距離L，若這個物理量用字母n表示，則動摩擦因數(shù)的表達(dá)式μ=$\frac{yzrjxuh^{2}}{2gL{t}^{2}}$．
（3）若滑塊質(zhì)量為m且彈簧到P點之間的水平面光滑，則壓縮彈簧的彈性勢能為$\frac{{m{d^2}}}{{2{t^2}}}$（用字母d、t、m表示）

Answer 1

分析 （1）明確游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，注意在讀游標(biāo)時不需要估讀；
（2）很短的時間內(nèi)，我們可以用這一段的平均速度來代替瞬時速度，由此可以求得鐵塊的速度大�。桓鶕�(jù)滑動摩擦力的公式可以判斷求動摩擦因數(shù)需要的物理量；
（3）根據(jù)功能關(guān)系可知，物體的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能，從而根據(jù)功能關(guān)系可求得彈簧的彈性勢能．

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為0.3cm，游標(biāo)尺上第15個刻度與主尺上某一刻度對齊，
則游標(biāo)讀數(shù)為15×0.05=0.75mm=0.075cm，所以最終讀數(shù)為：0.3cm+0.075cm=0.375cm；
（2）根據(jù)極限的思想，在時間很短時，我們可以用這一段的平均速度來代替瞬時速度，所以鐵塊通過光電門l的速度是v=$\fracqtlnq6w{t}$
要測量動摩擦因數(shù)，由f=μF_N  可知要求μ，需要知道摩擦力和壓力的大�。�
小滑塊在水平面上運動經(jīng)過A處的光電門，最后停在B處，滑塊做的是勻減速直線運動，根據(jù)光電門和P點之間的距離L，由速度位移的關(guān)系式可得：
v²=2aL 
對于整體由牛頓第二定律可得：
Mg-f=Ma  
因為：f=μF_N，
所以由以上三式可得：μ=$\frac{ext1btv^{2}}{2gL{t}^{2}}$；故還需要測量光電門和P點之間的距離L；
（3）若滑塊質(zhì)量為m且彈簧到P點之間的水平面光滑，則壓縮彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能，則有：
E_P=$\frac{1}{2}$mv²=$\frac{1}{2}$m（$\fracxpckc0i{t}$）²=$\frac{{m{d^2}}}{{2{t^2}}}$
故答案為：（1）0.375；（2）光電門與P點間的距離，$\frac{6r2h2zx^{2}}{2gL{t}^{2}}$；（3）$\frac{{m{d^2}}}{{2{t^2}}}$．

點評 本題涉及動摩擦因數(shù)的測量能主彈性勢能的計算，主要考查學(xué)生對基本測量工具的使用，對實驗原理、實驗操作及誤差分析的理解和掌握，注意游標(biāo)卡尺讀數(shù)沒有估計值．