Question

4．某同学想测定桌面与木块间的动摩擦因数．他先在木块上固定宽度为d的遮光板，在桌面上安装好光电门，再给木块一初速度使其穿过光电门，最终停在桌面上（木块没有发生转动），测出此时遮光板到光电门的距离s，记录遮光板通过光电门的时间△t．
（1）下列操作中必要的是ACD；
A．调节桌面水平
B．用天平测出木块的质量m
C．选择宽度较小的遮光板
D．多测量几次，取平均值
（2）木块与桌面间动摩擦因数的表达式是$μ=\frac{{d}^{2}}{2gs△{t}^{2}}$；
（3）为了使木块不滑离桌面，请你提出一个解决办法使光电门距离桌子的边缘远一些．

Answer 1

分析 （1）（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和动摩擦因数的公式即可求出动摩擦因数的表达式，然后结合该表达式判断需要测量的物理量以及必要的操作步骤；
（3）根据实验的原理确定为了使木块不滑离桌面，请你提出一个解决办法．

解答 解：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：$v=\frac{d}{t}$；
从光电门到停止的过程中，摩擦力做功，设经过光电门的速度为v，根据动能定理得：$-μmgs=0-\frac{1}{2}m{v}^{2}$
联立以上两个公式得动摩擦因数的表达式：$μ=\frac{{d}^{2}}{2gs△{t}^{2}}$
（1）A、由动摩擦因数的表达式可知，实验的原理中只有摩擦力做功，实验桌面要水平．故A正确；
B、由动摩擦因数的表达式可知，该实验不需要测量物体的质量．故B错误；
C、由于实验的过程中物块做减速运动，实验选择宽度较小的遮光板可以减小实验的误差．故C正确；
D、多测量几次，取平均值可以减小实验的误差．故D正确
故选：ACD
（2）根据以上的方向可知，木块与桌面间动摩擦因数的表达式是$μ=\frac{{d}^{2}}{2gs△{t}^{2}}$
（3）根据动摩擦因数的表达式可知，要想使木块不滑离桌面，可以使光电门距离桌子的边缘远一些．
故答案为：（1）ACD；（2）$μ=\frac{{d}^{2}}{2gs△{t}^{2}}$；（3）使光电门距离桌子的边缘远一些．

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．