Question

【題目】為了測量小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)，某小組設(shè)計了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)過程一：擋板固定在O1點(diǎn)，推動滑塊壓縮彈簧，滑塊移到A處，測量O1A的距離，如圖甲所示．滑塊由靜止釋放，落在水平面上的P點(diǎn)，測出P點(diǎn)到桌面右端的水平距離為x1．

實(shí)驗(yàn)過程二：將擋板的固定點(diǎn)移到距O1點(diǎn)距離為d的O2點(diǎn)，如圖乙所示，推動滑塊壓縮彈簧，滑塊移到C處，使O2C的距離與O1A的距離相等．滑塊由靜止釋放，落在水平面上的Q點(diǎn)，測出Q點(diǎn)到桌面右端的水平距離為x2．

（1）為完成本實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的 ．

A．必須測出小滑塊的質(zhì)量 B．必須測出彈簧的勁度系數(shù)

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(shù)的表達(dá)式μ= ．（用題中所給物理量的符號表示）

（3）小紅在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程二時，發(fā)現(xiàn)滑塊未能滑出桌面．為了測量小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)，還需測量的物理量是 ．

（4）某同學(xué)認(rèn)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(shù)．此實(shí)驗(yàn)方案 ．（選填“可行”或“不可行”）

Answer 1

【答案】（1）C （2） （3）滑塊停止滑動的位置到B點(diǎn)的距離 （4）不可行 滑塊在空中飛行時間很短,難以把握計時起點(diǎn)和終點(diǎn),秒表測時間誤差較大

【解析】

試題（1、2）滑塊離開桌面后做平拋運(yùn)動，平拋運(yùn)動的時間：，滑塊飛行的距離：x=vt

所以滑塊第1次離開桌面時的速度：①

滑塊第2次離開桌面時的速度：②

滑塊第1次滑動的過程中，彈簧的彈力和摩擦力做功，設(shè)彈簧做的功是W1，AB之間的距離是x，則：

W1μmgx＝mv12③

滑塊第1次滑動的過程中，W1-μmg（x+d） ④

聯(lián)立①②③④可得：μmgd＝m（v22v12），解得μ=．可知，要測定摩擦因數(shù)，與彈簧的長度、彈簧的勁度系數(shù)、以及滑塊的質(zhì)量都無關(guān)．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．

故選C．

（3）實(shí)驗(yàn)測得的μ值比實(shí)際值偏大，其原因除了實(shí)驗(yàn)中測量的誤差外，其他可能的原因是滑塊受到空氣阻力作用等．

（4）改用秒表測出小滑塊從飛離桌面到落地的時間，來測定小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)．此實(shí)驗(yàn)方案是不可行的，原因是 滑塊在空中飛行時間很短，難以把握計時起點(diǎn)和終點(diǎn)，秒表測時間誤差較大．