Question

為了測(cè)定小木塊和長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，某同學(xué)用墊塊將長(zhǎng)木板一端墊高使其形成斜面，讓小木塊從其頂端由靜止滑下，再配合其他一些器材，測(cè)出了小木塊和長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．
（1）為完成本實(shí)驗(yàn)，在下列可供選擇的器材中，該同學(xué)選用的器材有

 

．
（A） 秒表（B） 天平   （C） 刻度尺   （D） 溫度計(jì)
（2）所需測(cè)量的物理量有

 

；動(dòng)摩擦因數(shù)的計(jì)算公式為

 

．
（3）如果利用DIS實(shí)驗(yàn)裝置在此傾斜的長(zhǎng)木板上完成本實(shí)驗(yàn)，寫(xiě)出需要的傳感器名稱(chēng)和需測(cè)量的物理量：

 

．

Answer 1

分析：（1）小木塊在斜面上端滑下底端，過(guò)程中受到重力、支持力與摩擦力，為測(cè)定木塊與木板間的摩擦因素，所以要知道木塊的加速度，通過(guò)斜面的長(zhǎng)度與下滑的時(shí)間可得出加速度，而斜面的傾角則是通過(guò)斜面的長(zhǎng)度，高度與底部寬度，從而可算出傾角的正弦與余弦．根據(jù)牛頓第二定律，列出方程，即可求解．
（3）若用DIS實(shí)驗(yàn)裝置在此傾斜的長(zhǎng)木板上可測(cè)出瞬時(shí)速度，所以斜面長(zhǎng)度不必要測(cè)量，根據(jù)牛頓第二定律，列出方程，從而求出動(dòng)摩擦因素．

解答：解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，需要用刻度尺來(lái)測(cè)出斜面的長(zhǎng)度、下滑的高度與底部寬度，同時(shí)利用秒表來(lái)測(cè)量出頂端到底端下滑的時(shí)間；
故選：AC
（2）根據(jù)牛頓第二定律，則有：mgsinθ-μmgcosθ=ma，則需要測(cè)量斜面的長(zhǎng)度L與高度h及底部的寬度d，并測(cè)出從頂端到底端的下滑的時(shí)間，
通過(guò)L=

1

2

at2，可知a=

2L

t2

，而sinθ=

h

L

，cosθ=

d

L

，因此解得：μ=

h

d

-

2L2

gt2d

；
（3）若換成DIS實(shí)驗(yàn)裝置，則可測(cè)出滑塊下滑到底端的瞬時(shí)速度，因此斜面的長(zhǎng)度不必要測(cè)量，通過(guò)光電門(mén)傳感器來(lái)根據(jù)v=

s

t

，算出瞬時(shí)速度，（s是光電門(mén)的寬度，t是通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間），根據(jù)牛頓第二定律，則有：mgsinθ-μmgcosθ=ma，解得：μ=

h

d

-

vt2

2gd

，因此需要的傳感器名稱(chēng)和需測(cè)量的物理量是光電門(mén)傳感器，測(cè)出物體到達(dá)底端時(shí)的速度v_t．
故答案為：（1）AC（2）斜面長(zhǎng)L、底部寬d、高h(yuǎn)、物體從頂端滑到底端時(shí)間t；μ=

h

d

-

2L2

gt2d

．
（3）光電門(mén)傳感器，測(cè)出物體到達(dá)底端時(shí)的速度v_t

點(diǎn)評(píng)：考查牛頓第二定律在實(shí)驗(yàn)的中應(yīng)用，注意長(zhǎng)度測(cè)量的估計(jì)值，為提高精確度，采用光電門(mén)來(lái)測(cè)量瞬時(shí)速度，則光電門(mén)的位置不受限制．