Question

為了測定小木塊和長木板之間的動摩擦因數，某同學用墊塊將長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，測出了小木塊和長木板之間的動摩擦因數．
（1）為完成本實驗，在下列可供選擇的器材中，該同學選用的器材有______．
（A） 秒表（B） 天平　 （C） 刻度尺　 （D） 溫度計
（2）所需測量的物理量有______；動摩擦因數的計算公式為______．
（3）如果利用DIS實驗裝置在此傾斜的長木板上完成本實驗，寫出需要的傳感器名稱和需測量的物理量：______．

Answer 1

解：（1）根據實驗設計，需要用刻度尺來測出斜面的長度、下滑的高度與底部寬度，同時利用秒表來測量出頂端到底端下滑的時間；
故選：AC
（2）根據牛頓第二定律，則有：mgsinθ-μmgcosθ=ma，則需要測量斜面的長度L與高度h及底部的寬度d，并測出從頂端到底端的下滑的時間，
通過，可知，而，，因此解得：；
（3）若換成DIS實驗裝置，則可測出滑塊下滑到底端的瞬時速度，因此斜面的長度不必要測量，通過光電門傳感器來根據，算出瞬時速度，（s是光電門的寬度，t是通過光電門的時間），根據牛頓第二定律，則有：mgsinθ-μmgcosθ=ma，解得：，因此需要的傳感器名稱和需測量的物理量是光電門傳感器，測出物體到達底端時的速度v_t．
故答案為：（1）AC（2）斜面長L、底部寬d、高h、物體從頂端滑到底端時間t；．
（3）光電門傳感器，測出物體到達底端時的速度v_t
分析：（1）小木塊在斜面上端滑下底端，過程中受到重力、支持力與摩擦力，為測定木塊與木板間的摩擦因素，所以要知道木塊的加速度，通過斜面的長度與下滑的時間可得出加速度，而斜面的傾角則是通過斜面的長度，高度與底部寬度，從而可算出傾角的正弦與余弦．根據牛頓第二定律，列出方程，即可求解．
（3）若用DIS實驗裝置在此傾斜的長木板上可測出瞬時速度，所以斜面長度不必要測量，根據牛頓第二定律，列出方程，從而求出動摩擦因素．
點評：考查牛頓第二定律在實驗的中應用，注意長度測量的估計值，為提高精確度，采用光電門來測量瞬時速度，則光電門的位置不受限制．