Question

【題目】為了測量小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數，某小組設計了如圖甲所示的實驗裝置，其中擋板可固定在桌面上，輕彈簧左端與擋板相連，圖中桌面高為h,O1、O2、A、B、C點在同一水平直線上.已知重力加速度為g,空氣阻力可忽略不計.

實驗過程一：如圖甲所示，擋板固定在O1點，推動滑塊壓縮彈簧，滑塊移到A處，測量O1A的距離.滑塊由靜止釋放，落在水平面上的P點，測出P點到桌面右端的水平距離為x1.

實驗過程二：如圖乙所示，將擋板的固定點移到距O1點距離為d的O2點，推動滑塊壓縮彈簧，滑塊移到C處，使Q2C的距離與O1A的距離相等�；瑝K由靜止釋放，落在水平面上的Q點，測出Q點到桌面右端的水平距離為x2.

(1)為完成本實驗，下列說法中正確的是_______

A.必須測出小滑塊的質量 B.必須測出彈簧的勁度系數

C.彈簧的壓縮量不能太小 D.必須測出彈簧的原長

(2)寫出動摩擦因數的表達式μ=________(用題中所給物理量的符號表示)

(3)在進行實驗過程二時，發(fā)現(xiàn)滑塊未能滑出桌面.為了仍能測量小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數，實驗小組測量出滑塊停止滑動的位置到B點的距離l.寫出動摩擦因數的表達式μ=________.(用題中所給物理量的符號表示)

(4)某同學認為，不測量桌面高度，改用秒表測出小滑塊從飛離桌面到落地的時間，也可測出小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數，此實驗方案_______.(選填“可行”或“不可行”)

Answer 1

【答案】 (1)C (2) (3) (4)不可行

【解析】兩種情況下彈簧做的功相等，物塊滑出桌面時的動能是彈簧做功與摩擦力做功的和；求出滑塊滑過不同距離下的摩擦力做的功，即可求出摩擦力的大小與摩擦因數的大小。通過動摩擦因數的表達式，來確定實驗操作細節(jié)。

解：滑塊離開桌面后做平拋運動，，，得

滑塊第1次離開桌面時的速度

滑塊第2次離開桌面時的速度

滑塊第1次滑動的過程中由動能定理得

滑塊第1次滑動的過程中由動能定理得，

由上式聯(lián)立可得。

整理可得

（1）由于，可知與彈簧的長度、彈簧的勁度系數、以及滑塊的質量都無關。要想讓滑塊順利畫出桌面，彈簧的壓縮量不能太小，故C正確。

（2）由以上分析可知

（3）若在進行實驗過程二時，滑塊未能滑出桌面。由動能定得可，結合過程一的分析，聯(lián)立可得

（4）不可行，原因是滑塊在空中飛行時間很短，難以把握計時起點和終點，秒表測時間誤差較大。