Question

9．某物理興趣小組利用如圖1所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．在足夠大的水平平臺(tái)上的A點(diǎn)放置一個(gè)光電門，水平平臺(tái)上A點(diǎn)右側(cè)摩擦很小可忽略不計(jì)，左側(cè)為粗糙水平面，當(dāng)?shù)刂亓�加速度大小為g．采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①在小滑塊a上固定一個(gè)寬度為d的窄擋光片；
②用天平分別測出小滑塊a（含擋光片）和小球b的質(zhì)量m_a、m_b；
③在a和b間用細(xì)線連接，中間夾一被壓縮了的輕彈簧，靜止放置在平臺(tái)上；
④細(xì)線燒斷后，a、b瞬間被彈開，向相反方向運(yùn)動(dòng)；
⑤記錄滑塊a通過光電門時(shí)擋光片的遮光時(shí)間t；
⑥滑塊a最終停在C點(diǎn)（圖中未畫出），用刻度尺測出AC之間的距離S_a；
⑦小球b從平臺(tái)邊緣飛出后，落在水平地面的B點(diǎn)，用刻度尺測出平臺(tái)距水平地面的高度h及平臺(tái)邊緣鉛垂線與B點(diǎn)之間的水平距離S_b；
⑧改變彈簧壓縮量，進(jìn)行多次測量．
（1）該實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證“動(dòng)量守恒定律”，則只需驗(yàn)證$\frac{{m}_{a}d}{t}$=m_bs_b$\sqrt{\frac{g}{2h}}$即可．（用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)字母表示）
（2）改變彈簧壓縮量，多次測量后，該實(shí)驗(yàn)小組得到S_a與的$\frac{1}{{t}^{2}}$關(guān)系圖象如圖2所示，圖線的斜率為k，則平臺(tái)上A點(diǎn)左側(cè)與滑塊a之間的動(dòng)摩擦因數(shù)大小為$\frac{jpbvz4o^{2}}{2kg}$．（用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)字母表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)兩小球的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行分析，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)和光電門的性質(zhì)明確兩球的速度，再根據(jù)動(dòng)量守恒定律列式進(jìn)行分析即可明確如何才能保證動(dòng)量守恒；
（2）對(duì)a物體的運(yùn)動(dòng)過程分析，根據(jù)速度和位移關(guān)系進(jìn)行分析，從而明確位移與經(jīng)過光電門時(shí)間的關(guān)系，結(jié)合牛頓第二定律可得動(dòng)摩擦因數(shù)．

解答 解：（1）燒斷細(xì)線后，a向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過光電門，根據(jù)速度公式可知，a經(jīng)過光電門的速度v_a=$\fracm4gmo4m{t}$；
b離開平臺(tái)后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得：
h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$
s_b=v_bt
解得：v_b=s_b$\sqrt{\frac{g}{2h}}$
若動(dòng)量守恒，設(shè)向右為正，則有：0=mbvb-mava
即$\frac{{m}_{a}d}{t}$=m_bs_b$\sqrt{\frac{g}{2h}}$
（2）對(duì)物體a由光電門向左運(yùn)動(dòng)過程分析，則有：
v_a²=2as_a
經(jīng)過光電門的速度：
v_a=$\fracdkyizna{t}$
由牛頓第二定律可得：
a=$\frac{μmg}{m}$=μg
聯(lián)立可得：
s_a=$\frac{o7gqhre^{2}}{μg}•\frac{1}{{t}^{2}}$
則由圖象可知：
μ=$\frac{itgx4ko^{2}}{2kg}$
故答案為：（1）即$\frac{{m}_{a}d}{t}$；m_bs_b$\sqrt{\frac{g}{2h}}$；（2）$\frac{f4zaoyx^{2}}{2kg}$

點(diǎn)評(píng) 本題為探究型實(shí)驗(yàn)，解題的關(guān)鍵在于分析題意，明確實(shí)驗(yàn)原理，再根據(jù)對(duì)應(yīng)的物理規(guī)律進(jìn)行分析求解；要注意明確驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律以及光電門和平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的正確應(yīng)用．