Question

某研究小組設(shè)計(jì)了一種“用一把尺子測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)”的實(shí)驗(yàn)方案．如圖所示，A是可固定于水平桌面上任意位置的滑槽（滑槽末端與桌面相切），B是質(zhì)量為m的滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）．

第一次實(shí)驗(yàn)，如圖（a）所示，將滑槽末端與桌面右端M對(duì)齊并固定，讓滑塊從滑槽最高點(diǎn)由靜止滑下，最終落在水平地面上的P點(diǎn)，測(cè)出M距離地面的高度h、M與P間的水平距離x₁；

第二次實(shí)驗(yàn)，如圖（b）所示，將滑槽沿桌面向左移動(dòng)一段距離并固定，讓滑塊B再次從滑槽最高點(diǎn)由靜止滑下，最終落在水平地面上的P′點(diǎn)，測(cè)出滑槽末端與桌面右端M的距離L、M與P′ 間的水平距離x₂．

（1）在第二次實(shí)驗(yàn)中，滑塊在滑槽末端時(shí)的速度大小為_(kāi)____________．（用實(shí)驗(yàn)中所測(cè)物理量的符號(hào)表示，已知重力加速度為g）．

（2）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得h＝25cm、x₁＝30cm、L＝10cm、x₂＝20cm，則滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝_________．

 

Answer 1

【答案】

（1）（2）0.5

【解析】

試題分析：（1）利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律測(cè)出滑塊從桌面邊緣飛出的速度大小，因此需要測(cè)量?jī)纱位瑝K平拋的水平方向位移和桌面高度．（2）從N到M過(guò)程中利用動(dòng)能定理或者運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可求出動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式．

解：（1）該實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理為：測(cè)出滑塊在N點(diǎn)M點(diǎn)速度大小，然后根據(jù)動(dòng)能定理或者運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程，進(jìn)一步測(cè)出滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，因此需要測(cè)量N、M兩點(diǎn)速度的大小，N點(diǎn)速度即為滑塊滑到滑槽底端的速度，可以通過(guò)第一次實(shí)驗(yàn)測(cè)得，根據(jù)平拋規(guī)律，測(cè)量出MO的高度h以及OP距離x₁即可，M點(diǎn)速度通過(guò)第二次實(shí)驗(yàn)測(cè)得，只需測(cè)量出OP′距離x₂即可．故答案為：MO的高度h，OP距離x₁，OP′距離x₂．

設(shè)滑塊滑到底端的速度為v0，通過(guò)第一次實(shí)驗(yàn)測(cè)量有：得到滑塊在滑槽末端時(shí)的速度大小為，

設(shè)滑塊滑到M點(diǎn)速度為vM，通過(guò)第二次實(shí)驗(yàn)測(cè)量有：

x₂=v_Mt   ③

從N到M過(guò)程中，根據(jù)功能關(guān)系有：

 ④

聯(lián)立①②③④解得：代入數(shù)值得．

考點(diǎn)：探究影響摩擦力的大小的因素．

點(diǎn)評(píng)：該實(shí)驗(yàn)有一定的創(chuàng)新性，其實(shí)很多復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)其實(shí)驗(yàn)原理都是來(lái)自我們所學(xué)的基本規(guī)律，這點(diǎn)要在平時(shí)訓(xùn)練中去體會(huì)．