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：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，如圖甲所示．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：將擋板的固定點移到距O1點距離為d的O2點，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，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 ．

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）小紅在進行實驗過程二時，發現滑塊未能滑出桌面．為了測量小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數，還需測量的物理量是 ．

（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）滑塊停止滑動的位置到B點的距離；

（4）不可行．

【解析】試題分析：（1、2）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：，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，設彈簧做的功是W1，AB之間的距離是x，則：③

滑塊第2次滑動的過程中，④

聯立①②③④可得：，即：

可知，要測定摩擦因數，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C正確。

（3）在進行實驗過程二時，發現滑塊未能滑出桌面，則可以認為滑塊的末速度是0．為了測量小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數，還需要測量出滑塊停止滑動的位置到B點的距離。

（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。