Question

3．某同學(xué)用如圖甲所示的裝置測量滑塊與水平桌面之間的動摩擦因數(shù)．實驗過程如下：

（1）用游標(biāo)卡尺測量出固定于滑塊上的遮光條的寬度d．在桌面上合適位置固定好彈簧和光電門，將光電門與數(shù)字計時器（圖中未畫出）連接．
（2）用滑塊把彈簧壓縮到某一位置，測量出滑塊到光電門的距離x．釋放滑塊，測出滑塊上的遮光條通過光電門所用的時間t，則此時滑塊的速度v=$\fracuoumiay{t}$．
（3）通過在滑塊上增減砝碼來改變滑塊的質(zhì)量m，仍用滑塊將彈簧壓縮到（2）中的位置，重復(fù)（2）的操作，得出一系列滑塊質(zhì)量m與它通過光電門時的速度v的值．根據(jù)這些數(shù)值，作出v²-$\frac{1}{m}$圖象如圖乙所示．已知當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度為g．由圖象可知，滑塊與水平桌面之間的動摩擦因數(shù)μ=$\frac{2gx}$．繼續(xù)分析這個圖象，還能求出的物理量是 每次彈簧被壓縮時具有的彈性勢能．
（4）另一位同學(xué)認為，如果桌面足夠長，即使沒有光電門和數(shù)字計時器，也可完成測量．他的設(shè)想是：讓滑塊在桌面滑行直至停止，測出滑塊的滑行距離x；改變滑塊質(zhì)量，仍將彈簧壓縮到相同程度，多次重復(fù)測量，得出一系列的m和x數(shù)據(jù)，通過處理這些數(shù)據(jù)即可測出滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)．你認為，他的這個方案不能（選填“能”或“不能”）完成測量任務(wù)．理由是由能量守恒得出的表達式，不能得出動摩擦因數(shù)．

Answer 1

分析 （2）由平均速度與瞬時速度的關(guān)系可求得瞬時速度；
（3）對運動過程由動能定理可明確v²-$\frac{1}{m}$的關(guān)系，結(jié)合圖象即可求得動摩擦因數(shù)，同時通過分析可明確能求出的物理量；
（4）對該同學(xué)提出的假設(shè)進行分析，由動能定理可明確方案是否可行，從而可解決．

解答 解：（2）經(jīng)過光電門的速度可以由經(jīng)過光電門時的平均速度表示，故v=$\fracmwm2meo{t}$；
   （3）對運動過程由動能定理可知：
W-μmgx=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$
解得：v²=2W$\frac{1}{m}$-2μgx
圖象與縱坐標(biāo)的交點為：-b=-2μgx；
解得：μ=$\frac{2gx}$；同時圖象的斜率表示彈力做功的2倍，故可以求出每次彈簧被壓縮時具有的彈性勢能；
（4）不能．  設(shè)兩次實驗時滑塊的質(zhì)量分別為m₁和m₂，滑行的距離分別為x₁和x₂，由能量守恒有μm₁gx₁=μm₂gx₂，可見動摩擦因數(shù)消去，不能得出動摩擦因數(shù)．    
故答案為：（2）$\frac26iqi2m{t}$；（3）$\frac{2gx}$；每次彈簧被壓縮時具有的彈性勢能；（4）不能，由能量守恒得出的表達式，不能得出動摩擦因數(shù)．

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握直尺的讀數(shù)方法，注意是否估讀；同時掌握極限的思想在物理中的運用，即極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度的大�。�