Question

19．如图甲是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置，曲面AB与水平面相切于B点且固定．带有遮光条的小物块自曲面上面某一点释放后沿水平面滑行最终停在C点，P为光电计时器的光电门．已知当地重力加速度为g．

（1）利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度d=1.015cm．
（2）实验中除了遮光条的宽度，还需要测量的物理量有BC．
A．小物块质量m                  B．遮光条通过光电门的时间t
C．遮光条到C点的距离s          D．小物块释放点的高度
（3）为了减小实验误差，同学们选择图象法来找出动摩擦因数，那么他们应该选择$\frac{1}{{t}^{2}}$-s关系图象来求解（利用测量的物理量表示）．

Answer 1

分析 （1）游标卡尺的读数时先读出主尺的刻度，然后看游标尺上的哪一个刻度与主尺的刻度对齐，最后读出总读数；
（2）根据题目的叙述，确定实验的原理，然后确定待测量与摩擦力的公式；
（3）根据实验的原理确定处理实验数据的方法．

解答 解：（1）主尺的刻度：1cm，游标尺上的第3个刻度与主尺的刻度对齐，读数是：0.05×3=0.15mm，
总读数：10mm+0.15mm=10.15mm=1.015cm；
（2）实验的原理：根据遮光条的宽度与滑块通过光电门的时间即可求得滑块的速度：v=$\frac{d}{t}$；
B到C的过程中，摩擦力做功，根据动能定理得：-μmgs=0-$\frac{1}{2}$mv²；
联立以上两个公式得动摩擦因数的表达式：μ=$\frac{{d}^{2}}{2gs{t}^{2}}$；
还需要测量的物理量是：光电门P与C之间的距离s，与遮光条通过光电门的时间t．
（3）由动摩擦因数的表达式可知，μ与t²和s的乘积成反比，所以s与$\frac{1}{{t}^{2}}$的图线是过原点的直线，应该建立的坐标系为：纵坐标用物理量$\frac{1}{{t}^{2}}$，横坐标用物理量s．
故答案为：（1）1.015；（2）BC；（3）$\frac{1}{{t}^{2}}$-s．

点评 本题通过动能定理得出动摩擦因数的表达式，从而确定要测量的物理量．要先确定实验的原理，然后依据实验的原理解答即可．