Question

【題目】高三學生小明和小華設計了一個物理實驗來驗證動能定理，實驗裝置如圖所示，A、B為長木板上固定的兩個光電門，已知當地重力加速度為.

(1)他們利用游標卡尺測滑塊上的遮光條的寬度，如圖所示，則遮光條的寬度＝_____ cm.

(2)墊高長木板右端，當長木板和水平面夾角為時，在處沿斜面輕推滑塊，測得滑塊經過兩光電門的時間相等，則滑塊和長木板間動摩擦因數為____________.

(3)將長木板水平放置，在處給滑塊一個瞬時沖量，使滑塊依次滑過光電門A、B.測得滑塊經過光電門A的時間為、滑塊經過光電門B的時間為，兩個光電門間距離為，在誤差允許的范圍內，驗證動能定理成立的式子為__________（用題中已給字母表示）.

Answer 1

【答案】0.330 tanθ

【解析】

(1)由圖可以看出，該游標卡尺是20分度的，精確度是0.05mm，從而可以讀出小滑塊的寬度；

(2)由滑塊沿斜面的勻速運動情況可以求得滑動摩擦因數.

(3)水平板上的受力情況得到由合力做功情況推出動能定理的表達式.

(1)由于該游標卡尺是20分度的，它的精確度是0.05mm，主尺的讀數是50mm，游標尺上的讀數是6×0.05mm=0.30mm，所以小鐵塊的寬度是d=3+0.30=3.30mm，即d=0.330cm.

(2)滑塊經過兩光電門的時間相等表示滑塊做勻速直線運動，則由平衡條件，可得.

(3)用平均速度代替瞬時速度求得通過兩光電門的速度，即通過兩個光電門的速度分別為、，由動能定理 ，整體可得表達式：.