Question

8．某同學研究小滑塊在水平長木板上運動所受摩擦力的大小，選用的實驗器材是：長木板、總質量為m的小滑塊、光電門、數(shù)字毫秒計、弧形斜面、擋光片、游標卡尺、刻度尺．器材安裝如圖甲所示．

①主要的實驗過程：
（�。┯糜螛丝ǔ邷y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，讀出小滑塊通過光電門時數(shù)字毫秒計示數(shù)t；
（ⅲ）用刻度尺量出小滑塊停止運動時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若實驗中沒有現(xiàn)成的擋光片，某同學用一寬度為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實驗中，小滑塊釋放的高度要適當高一些，其目的是減少系統(tǒng)誤差．（選填“系統(tǒng)”或“偶然”）

Answer 1

分析 游標卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀；根據(jù)極短時間內的平均速度表示瞬時速度得出小滑塊通過光電門的瞬時速度，結合速度位移公式求出勻減速運動的加速度大小，通過牛頓第二定律求出滑塊與木板間的摩擦力．

解答 解：①（�。┯螛丝ǔ叩闹鞒咦x數(shù)為6mm，游標讀數(shù)為0.00mm，則最終讀數(shù)為6.00mm．
（ⅳ）滑塊通過光電門的速度v=$\fracdhhvrtj{t}$，
根據(jù)速度位移公式得，滑塊勻減速運動的加速度大小a=$\frac{{v}^{2}}{2L}$，
根據(jù)牛頓第二定律得，f=ma=$\frac{{md}^{2}}{2{Lt}^{2}}$．
②實驗中沒有現(xiàn)成的擋光片，某同學用一寬度為6cm的金屬片替代，則用平均速度表示瞬時速度誤差變大，這種做法不合理．
③在實驗中用極短時間內的平均速度表示瞬時速度，存在一定的誤差，該誤差無法避免，屬于系統(tǒng)誤差，小滑塊釋放的高度要適當高一些，通過光電門的時間變短，可以減小系統(tǒng)誤差．
故答案為：①（�。�6.00；（ⅳ）$\frac{{md}^{2}}{2{Lt}^{2}}$； ②不合理；③系統(tǒng)．

點評 解決本題的關鍵掌握游標卡尺的讀數(shù)方法，掌握極限的思想在物理中的運用，即極短時間內的平均速度等于瞬時速度的大�。�