Question

【題目】根據線性力做功的求解方法，某同學證明出來:一勁度系數為k的輕彈簧由形變量為恢復到原長的過程中，彈簧彈力所做的功為。于是該同學設計只用的一根彈簧和一把刻度尺測定滑塊與水平桌面間的動摩擦因數的實驗，如圖所示，他的實驗步驟如下：

第一步:將彈簧的左端固定在豎直墻上，彈簧處于原長時，在桌面上標記出彈簧右端所在的位置B。

第二步:讓滑塊緊靠彈簧壓縮彈簧至某一位置靜止時，在桌面上標記出滑塊的位置A，松手后彈簧將滑塊彈開，滑塊在水平桌面上運動一段距離停止，在桌面上標記出滑塊停止的位置C。

第三步:滑塊通過水平細繩和光滑的定滑輪豎直懸掛拉伸彈簧，滑塊靜止時，在桌面上標記出彈簧右端到達的位置D。

請回答下列問題：

(1)你認為，該同學需用刻度尺直接測量的物理量是（寫出名稱并符號、、……表示) ________。

(2)用測得的物理量表示滑塊與水平桌面間的動摩擦因數的計算式: = __________。

Answer 1

【答案】 （1）AB間的距離x1，AC間的距離x2，BD間的距離x3， （2）

【解析】（1）該過程中，物體運動克服摩擦力做功，消耗彈性勢能，即彈簧彈力做的正功等于克服摩擦力做功，所以要求出彈簧彈力做功的大小，根據W=kx2，需要測量彈簧的形變量，即原長和壓縮后的長度的差值，即圖中AB間距x1；需要測量彈簧的勁度系數，可以根據彈簧掛物體時彈簧的形變量，即BD間距x3求出勁度系數k；在整個過程中根據功能關系有： kx2=mgμs，所以要測量物體滑行的距離，即AC的距離x2；
（2）根據題意，彈簧水平彈出滑塊過程，根據功能關系，有： kx12-μmgx2=0；其中mg=kx3；聯立解得：μ=；