题目内容

16.某同学用如图甲所示的装置测量滑块与水平桌面之间的动摩擦因数,实验过程如下:

(1)用游标卡尺测量出固定于滑块上的遮光条的宽度d,如图乙,d=5.70mm.在桌面上合适位置固定好弹簧和光电门,将光电门与数字计时器(图中未画出)连接.
(2)用滑块把弹簧压缩到某一位置,测量出滑块到光电门的距离x.释放滑块,测出滑块上的遮光条通过光电门所用的时间t,则此时滑块的速度v=$\frac{d}{t}$(用题中所给字母表示).
(3)通过在滑块上增减砝码来改变滑块的质量m,仍用滑块将弹簧压缩到(2)中的位置,重复(2)的操作,得出一系列滑块质量m与它通过光电门时的速度V的值.根据这些数值,作出v2-m-1图象如图丙所示.已知当地的重力加速度为g.由图象可知,滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ=$\frac{b}{2gx}$;弹性势能EP=$\frac{b}{2a}$.

分析 (1)游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数;
(2)利用光电门的平均速度代替瞬时速度求得求得
(3)从释放物体到到达光电门的过程中,根据能量守恒找出${v}^{2}-\frac{1}{m}$的关系,即可判断

解答 解:(1)由图乙所示游标卡尺可知,主尺示数为0.5cm=5mm,游标尺示数为14×0.05mm=0.70mm,游标卡尺读数d=5mm+0.70mm=5.70mm;
(2)滑块的速度为:v=$\frac{d}{t}$
(3)根据能量守恒可知:${E}_{P}=μmgx+\frac{1}{2}m{v}^{2}$,
解得:${v}^{2}=\frac{2{E}_{P}}{m}-2μgx$
则有:-2μgx=-b
2EP•a=2μgx
联立解得:$μ=\frac{b}{2gx}$,${E}_{P}=\frac{b}{2a}$
故答案为:(1)5.70;(2)$\frac{d}{t}$;(3)$\frac{b}{2gx}$,$\frac{b}{2a}$

点评 本题考查探究弹簧弹性势能的大小的实验,基本原理为功能关系,要注意正确分析题意,明确实验原理,从而利用实验方法进行分析即可正确求解.

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