Question

8．图示的实验装置可以测量“小滑块与小平面之间的动摩擦因数μ”．弹簧左端固定，右端顶住小滑块（滑块与弹簧不连接），开始时使弹簧处于压缩状态，O点是小滑块开始运动的初始位置．某时刻释放小滑块，小滑块在水平面上运动经过A处的光电门，最后停在B处．已知当地重力加速度为g．

（1）实验中，测得小滑块上遮光条的宽度为d及与光电门相连的数字计时器显示的时间为△t，则小滑块经过A处时的速度 v=$\frac{d}{t}$．（用题中的符号表示）
（2）为了测量小滑块与水平地面间的动摩擦因数，除了（1）中所测物理量外，还需要测量的物理量是光电门和B点之间的距离L．（说明物理意义并用符号表示）
（3）利用测量的量表示动摩擦因数μ=$\frac{{d}^{2}}{2gL△{t}^{2}}$．（用题中所测的物理量的符号表示）

Answer 1

分析 （1）很短的时间内，我们可以用这一段的平均速度来代替瞬时速度，由此可以求得铁块的速度大小；
（2）根据滑动摩擦力的公式可以判断求动摩擦因数需要的物理量；
（3）由滑块的运动情况可以求得铁块的加速度的大小，再由牛顿第二定律可以求得摩擦力的大小，再由滑动摩擦力的公式可以求得滑动摩擦因数

解答 解：（1）根据极限的思想，在时间很短时，我们可以用这一段的平均速度来代替瞬时速度，
所以铁块通过光电门l的速度是v=$\frac{d}{t}$
（2）（3）要测量动摩擦因数，由f=μF_N  可知要求μ，需要知道摩擦力和压力的大小；小滑块在水平面上运动经过A处的光电门，最后停在B处，滑块做的是匀减速直线运动，根据光电门和B点之间的距离L，由速度位移的关系式可得，
v²=2aL 
对于整体由牛顿第二定律可得，
Mg-f=Ma  
因为f=μF_N，
所以由以上三式可得：μ=$\frac{{d}^{2}}{2gL△{t}^{2}}$；需要测量的物理量是：光电门和B点之间的距离L
故答案为：（1）$\frac{d}{t}$；（2）光电门和B点之间的距离L；（3）$\frac{{d}^{2}}{2gL△{t}^{2}}$

点评 测量动摩擦因数时，滑动摩擦力的大小是通过牛顿第二定律计算得到的，加速度是通过铁块的运动情况求出来的．
运用动能定理来求解弹性势能，注意摩擦力做负功