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，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，發現滑塊未能滑出桌面。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】 C 不可行

【解析】（1）滑塊離開桌面后做平拋運動，平拋運動的時間：，滑塊飛行的距離：x=vt所以滑塊第1次離開桌面時的速度：，滑塊第2次離開桌面時的速度：，滑塊第1次滑動的過程中，彈簧的彈力和摩擦力做功，設彈簧做的功是W1，AB之間的距離是x1，則：，滑塊第2次滑動的過程中，，聯立解得：，可知，要測定動摩擦因數，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，故選C。

（3）滑塊離開桌面后做平拋運動，平拋運動的時間：，滑塊飛行的距離：x=vt所以滑塊第1次離開桌面時的速度：，滑塊第1次滑動的過程中，彈簧的彈力和摩擦力做功，設彈簧做的功是W1，AB之間的距離是x1，則：，,在進行實驗程二時，發現滑塊未能滑出桌面，則可以認為滑塊的末速度是零，由，聯立解得：。

（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．此實驗方案是不可行的，原因是 滑塊在空中飛行時間很短，難以把握計時起點和終點，秒表測時間誤差較大，故不可行。