Question

一物理兴趣小组用以下装置测量滑块与长为L=1m的轨道之间的滑动摩擦因数以及探究滑块在沿轨道向上运动时所受合力做功与动能变化的关系。

（1） 测量滑块与轨道之间的滑动摩擦因数。

轨道上安装有两个光电门，其中光电门1的位置可移动。当一带有宽度为d=1cm的遮光条的滑块自轨道上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光条通过光电门1、2所用的时间分别为Δt₁ 、Δt₂ 。使滑块以一定初速度下滑，调节轨道右端距桌面的高度，最终使Δt₁ =Δt₂ ，并用米尺测量出轨道右端距桌面的高度h=25cm ；则滑块与轨道之间的滑动摩擦因数 μ=________；

（2） 探究滑块在沿轨道向上运动时所受合力做功与动能变化的关系。

撤掉光电门2，保持实验（1）中h不变，在轨道右端安装一光滑的定滑轮，用细绳连接滑块与力传感器（与电脑相连，其所受拉力可直接由电脑显示），细线横跨过定滑轮，传感器连接一重物，如图所示，操作：遮光条与光电门1距离x可从刻度尺上读出，通过改变光电门的位置，来获得多组数据；每次均由轨道底（低）（此处最好改为同一位置）端无初速度释放滑块，与光电门相连的计时器显示出每次遮光条通过光电门1所用的时间Δt，并做好记录，如下表所示

	第一次	第二次	第三次	第四次
x(cm)	10.0	22.6	50.0	62.4
Δt(s)	0.0101	0.0067	0.0045	0.0040
V(m/s)	0.99	1.50	2.24

①请你根据以上题干中及图表内的信息，求解第四次实验中获得的速度= ________；（保留三位有效数字）

②要验证受合力做功与动能变化的关系，还需要测出的物理量是（      ）

A．力学传感器的质量

B . 滑块与遮光条的质量

C．重物的质量

D. 滑块每次从静止开始滑到光电门所用的时间

③一位同学每次实验得到力传感器的数值都为19.8N，并根据以上图表中数据做出了v²----x图像，如图所示。根据图像请你求出滑块的质量M=________；（重力加速度g=9.8m/s²）

 

Answer 1

【答案】

（1）（2）2.50m/s ，B;  2Kg

【解析】

试题分析：（1）由于Δt₁ =Δt₂，所以滑块做匀速直线，合力为零，，所以有 =。

（2）经过光电门时的速度为=2.50m/s；根据动能定理有，其中F、x、v均已测量，要验证这个关系，还需要测出的量是滑块与遮光条的质量，B正确；根据知，v²-x图像的斜率表示2a,可以求得滑块的加速度为5 m/s²，然后根据牛顿第二定律，可以得到滑块的质量m=2Kg

考点：本题考查了动摩擦因数的测定和合外力做功与动能变化的关系的实验。