Question

一物理興趣小組用以下裝置測量滑塊與長為L=1m的軌道之間的滑動摩擦因數以及探究滑塊在沿軌道向上運動時所受合力做功與動能變化的關系。

（1） 測量滑塊與軌道之間的滑動摩擦因數。
軌道上安裝有兩個光電門，其中光電門1的位置可移動。當一帶有寬度為d=1cm的遮光條的滑塊自軌道上滑下時，與兩個光電門都相連的計時器可以顯示出遮光條通過光電門1、2所用的時間分別為Δt₁、Δt₂。使滑塊以一定初速度下滑，調節軌道右端距桌面的高度，最終使Δt₁ =Δt₂ ，并用米尺測量出軌道右端距桌面的高度h="25cm" ；則滑塊與軌道之間的滑動摩擦因數 μ=________；
（2） 探究滑塊在沿軌道向上運動時所受合力做功與動能變化的關系。
撤掉光電門2，保持實驗（1）中h不變，在軌道右端安裝一光滑的定滑輪，用細繩連接滑塊與力傳感器（與電腦相連，其所受拉力可直接由電腦顯示），細線橫跨過定滑輪，傳感器連接一重物，如圖所示，操作：遮光條與光電門1距離x可從刻度尺上讀出，通過改變光電門的位置，來獲得多組數據；每次均由軌道底（低）（此處最好改為同一位置）端無初速度釋放滑塊，與光電門相連的計時器顯示出每次遮光條通過光電門1所用的時間Δt，并做好記錄，如下表所示

	第一次	第二次	第三次	第四次
x(cm)	10.0	22.6	50.0	62.4
Δt(s)	0.0101	0.0067	0.0045	0.0040
V(m/s)	0.99	1.50	2.24

①請你根據以上題干中及圖表內的信息，求解第四次實驗中獲得的速度= ________；（保留三位有效數字）
②要驗證受合力做功與動能變化的關系，還需要測出的物理量是（     ）
A．力學傳感器的質量
B . 滑塊與遮光條的質量
C．重物的質量
D. 滑塊每次從靜止開始滑到光電門所用的時間

③一位同學每次實驗得到力傳感器的數值都為19.8N，并根據以上圖表中數據做出了v²----x圖像，如圖所示。根據圖像請你求出滑塊的質量M=________；（重力加速度g=9.8m/s²）

Answer 1

（1）（2）2.50m/s ，B;  2Kg

試題分析：（1）由于Δt₁ =Δt₂，所以滑塊做勻速直線，合力為零，，所以有 =。
（2）經過光電門時的速度為=2.50m/s；根據動能定理有，其中F、x、v均已測量，要驗證這個關系，還需要測出的量是滑塊與遮光條的質量，B正確；根據知，v²-x圖像的斜率表示2a,可以求得滑塊的加速度為5 m/s²，然后根據牛頓第二定律，可以得到滑塊的質量m=2Kg