Question

為了只用一根彈簧和一把刻度尺測(cè)定某滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ（設(shè)μ為定值），某同學(xué)經(jīng)查閱資料知：一勁度系數(shù)為k的輕彈簧由伸長(zhǎng)量為L(zhǎng)至恢復(fù)到原長(zhǎng)過程中，彈力所做的功為。于是他設(shè)計(jì)了下述實(shí)驗(yàn)：

第一步，如圖所示，將彈簧的一端固定在豎直墻上，彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)另一端在位置B，使滑塊緊靠彈簧將其壓縮至位置A，松手后滑塊在水平桌面上運(yùn)動(dòng)一段距離，到達(dá)位置C時(shí)停止。
第二步，將滑塊掛在豎直放置的彈簧下，彈簧伸長(zhǎng)后保持靜止?fàn)顟B(tài)。
請(qǐng)回答下列問題：
（1）你認(rèn)為，該同學(xué)需用刻度尺直接測(cè)量的物理量是（寫出名稱并用符號(hào)表示）：
                                    和                                     。
（2）用測(cè)得的物理量表示滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ的計(jì)算式：μ=            。

Answer 1

（1）測(cè)出AB間距離X_1，AC間距離L；滑塊掛在豎直放置的彈簧下靜止時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)X₂
（2）μ=。

試題分析：（1）松手后滑塊在水平桌面上滑動(dòng)過程中受到彈簧彈力和摩擦力的作用，根據(jù)牛頓第二定律分析加速度的變化情況，進(jìn)而分析滑塊的運(yùn)動(dòng)情況即可求解；
（2）明確該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理即可正確解答本題，該題中，利用了功能關(guān)系來求摩擦系數(shù)，即運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力做功消耗彈簧的彈性勢(shì)能．
解：（1）測(cè)出AB間距離X_1，AC間距離L；滑塊掛在豎直放置的彈簧下靜止時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)X₂
（2）該過程中，物體運(yùn)動(dòng)克服摩擦力做功，消耗彈性勢(shì)能，即彈簧彈力做的正功等于克服摩擦力做功，所以要求彈簧彈力做功的大小，根據(jù)W= kx²，需要測(cè)量彈簧的形變量，即原長(zhǎng)和壓縮后的長(zhǎng)度的差值，需要測(cè)量彈簧的勁度系數(shù)，可以根據(jù)彈簧掛物體時(shí)處的平衡狀態(tài)求出勁度系數(shù)，
在整個(gè)過程中根據(jù)功能關(guān)系有：kx²=μmgS，所以要測(cè)量物體滑行的距離S，
μ=
點(diǎn)評(píng)：對(duì)于這樣的課本之外的實(shí)驗(yàn)解答的突破口在于明確其實(shí)驗(yàn)原理，本題中要依據(jù)所提供信息，根據(jù)所學(xué)物理規(guī)律，明確該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，對(duì)于考查學(xué)生綜合利用知識(shí)的能力起到很好的作用．