Question

8．某同學(xué)研究小滑塊在水平長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng)所受摩擦力的大小，選用的實(shí)驗(yàn)器材是：長(zhǎng)木板、總質(zhì)量為m的小滑塊、光電門、數(shù)字毫秒計(jì)、弧形斜面、擋光片、游標(biāo)卡尺、刻度尺．器材安裝如圖甲所示．

①主要的實(shí)驗(yàn)過(guò)程：
（�。┯糜螛�(biāo)卡尺測(cè)量擋光片寬度d，讀數(shù)如圖乙所示，則d=6.00mm；
（ⅱ）讓小滑塊車從斜面上某一位置釋放，讀出小滑塊通過(guò)光電門時(shí)數(shù)字毫秒計(jì)示數(shù)t；
（ⅲ）用刻度尺量出小滑塊停止運(yùn)動(dòng)時(shí)擋光片與光電門間的距離L；
（ⅳ）求出小滑塊車與木板間摩擦力f=$\frac{{md}^{2}}{2{Lt}^{2}}$ （用物理量m、d、L、t表示）；
②若實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有現(xiàn)成的擋光片，某同學(xué)用一寬度為6cm的金屬片替代，這種做法是否合理？不合理 （選填“合理”或“不合理”）．
③實(shí)驗(yàn)中，小滑塊釋放的高度要適當(dāng)高一些，其目的是減少系統(tǒng)誤差．（選填“系統(tǒng)”或“偶然”）

Answer 1

分析 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀；根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度表示瞬時(shí)速度得出小滑塊通過(guò)光電門的瞬時(shí)速度，結(jié)合速度位移公式求出勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小，通過(guò)牛頓第二定律求出滑塊與木板間的摩擦力．

解答 解：①（�。┯螛�(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為6mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.00mm，則最終讀數(shù)為6.00mm．
（ⅳ）滑塊通過(guò)光電門的速度v=$\fracczqkxrw{t}$，
根據(jù)速度位移公式得，滑塊勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小a=$\frac{{v}^{2}}{2L}$，
根據(jù)牛頓第二定律得，f=ma=$\frac{{md}^{2}}{2{Lt}^{2}}$．
②實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有現(xiàn)成的擋光片，某同學(xué)用一寬度為6cm的金屬片替代，則用平均速度表示瞬時(shí)速度誤差變大，這種做法不合理．
③在實(shí)驗(yàn)中用極短時(shí)間內(nèi)的平均速度表示瞬時(shí)速度，存在一定的誤差，該誤差無(wú)法避免，屬于系統(tǒng)誤差，小滑塊釋放的高度要適當(dāng)高一些，通過(guò)光電門的時(shí)間變短，可以減小系統(tǒng)誤差．
故答案為：①（ⅰ）6.00；（ⅳ）$\frac{{md}^{2}}{2{Lt}^{2}}$； ②不合理；③系統(tǒng)．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，掌握極限的思想在物理中的運(yùn)用，即極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度的大�。�