Question

为了测定小木块和长木板之间的动摩擦因数，某同学用垫块将长木板一端垫高使其形成斜面，让小木块从其顶端由静止滑下，再配合其他一些器材，测出了小木块和长木板之间的动摩擦因数．
（1）为完成本实验，在下列可供选择的器材中，该同学选用的器材有

 

．
（A） 秒表（B） 天平   （C） 刻度尺   （D） 温度计
（2）所需测量的物理量有

 

；动摩擦因数的计算公式为

 

．
（3）如果利用DIS实验装置在此倾斜的长木板上完成本实验，写出需要的传感器名称和需测量的物理量：

 

．

Answer 1

分析：（1）小木块在斜面上端滑下底端，过程中受到重力、支持力与摩擦力，为测定木块与木板间的摩擦因素，所以要知道木块的加速度，通过斜面的长度与下滑的时间可得出加速度，而斜面的倾角则是通过斜面的长度，高度与底部宽度，从而可算出倾角的正弦与余弦．根据牛顿第二定律，列出方程，即可求解．
（3）若用DIS实验装置在此倾斜的长木板上可测出瞬时速度，所以斜面长度不必要测量，根据牛顿第二定律，列出方程，从而求出动摩擦因素．

解答：解：（1）根据实验设计，需要用刻度尺来测出斜面的长度、下滑的高度与底部宽度，同时利用秒表来测量出顶端到底端下滑的时间；
故选：AC
（2）根据牛顿第二定律，则有：mgsinθ-μmgcosθ=ma，则需要测量斜面的长度L与高度h及底部的宽度d，并测出从顶端到底端的下滑的时间，
通过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）若换成DIS实验装置，则可测出滑块下滑到底端的瞬时速度，因此斜面的长度不必要测量，通过光电门传感器来根据v=

s

t

，算出瞬时速度，（s是光电门的宽度，t是通过光电门的时间），根据牛顿第二定律，则有：mgsinθ-μmgcosθ=ma，解得：μ=

h

d

-

vt2

2gd

，因此需要的传感器名称和需测量的物理量是光电门传感器，测出物体到达底端时的速度v_t．
故答案为：（1）AC（2）斜面长L、底部宽d、高h、物体从顶端滑到底端时间t；μ=

h

d

-

2L2

gt2d

．
（3）光电门传感器，测出物体到达底端时的速度v_t

点评：考查牛顿第二定律在实验的中应用，注意长度测量的估计值，为提高精确度，采用光电门来测量瞬时速度，则光电门的位置不受限制．