Question

为了只用一根弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ（设μ为定值），某同学经查阅资料知：一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为L至恢复到原长过程中，弹力所做的功为。于是他设计了下述实验：

第一步，如图所示，将弹簧的一端固定在竖直墙上，弹簧处于原长时另一端在位置B，使滑块紧靠弹簧将其压缩至位置A，松手后滑块在水平桌面上运动一段距离，到达位置C时停止。

第二步，将滑块挂在竖直放置的弹簧下，弹簧伸长后保持静止状态。

请回答下列问题：

（1）你认为，该同学需用刻度尺直接测量的物理量是（写出名称并用符号表示）：

                                    和                                     。

（2）用测得的物理量表示滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ的计算式：μ=            。

 

Answer 1

【答案】

（1）测出AB间距离X_1，AC间距离L；滑块挂在竖直放置的弹簧下静止时弹簧的伸长X₂

（2）μ=。

【解析】

试题分析：（1）松手后滑块在水平桌面上滑动过程中受到弹簧弹力和摩擦力的作用，根据牛顿第二定律分析加速度的变化情况，进而分析滑块的运动情况即可求解；

（2）明确该实验的实验原理即可正确解答本题，该题中，利用了功能关系来求摩擦系数，即运动过程中克服摩擦力做功消耗弹簧的弹性势能．

解：（1）测出AB间距离X_1，AC间距离L；滑块挂在竖直放置的弹簧下静止时弹簧的伸长X₂

（2）该过程中，物体运动克服摩擦力做功，消耗弹性势能，即弹簧弹力做的正功等于克服摩擦力做功，所以要求弹簧弹力做功的大小，根据W= kx²，需要测量弹簧的形变量，即原长和压缩后的长度的差值，需要测量弹簧的劲度系数，可以根据弹簧挂物体时处的平衡状态求出劲度系数，

在整个过程中根据功能关系有：kx²=μmgS，所以要测量物体滑行的距离S，

μ=

考点：牛顿第二定律；胡克定律．

点评：对于这样的课本之外的实验解答的突破口在于明确其实验原理，本题中要依据所提供信息，根据所学物理规律，明确该实验的实验原理，对于考查学生综合利用知识的能力起到很好的作用．