Question

【題目】根據(jù)線性力做功的求解方法，某同學(xué)證明出來(lái):一勁度系數(shù)為k的輕彈簧由形變量為恢復(fù)到原長(zhǎng)的過(guò)程中，彈簧彈力所做的功為。于是該同學(xué)設(shè)計(jì)只用的一根彈簧和一把刻度尺測(cè)定滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)，如圖所示，他的實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)時(shí)，在桌面上標(biāo)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(shí)，在桌面上標(biāo)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(yùn)動(dòng)一段距離停止，在桌面上標(biāo)記出滑塊停止的位置C。

第三步:滑塊通過(guò)水平細(xì)繩和光滑的定滑輪豎直懸掛拉伸彈簧，滑塊靜止時(shí)，在桌面上標(biāo)記出彈簧右端到達(dá)的位置D。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)你認(rèn)為，該同學(xué)需用刻度尺直接測(cè)量的物理量是（寫出名稱并符號(hào)、、……表示) ________。

(2)用測(cè)得的物理量表示滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)的計(jì)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(guò)程中，物體運(yùn)動(dòng)克服摩擦力做功，消耗彈性勢(shì)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(jù)W=kx2，需要測(cè)量彈簧的形變量，即原長(zhǎng)和壓縮后的長(zhǎng)度的差值，即圖中AB間距x1；需要測(cè)量彈簧的勁度系數(shù)，可以根據(jù)彈簧掛物體時(shí)彈簧的形變量，即BD間距x3求出勁度系數(shù)k；在整個(gè)過(guò)程中根據(jù)功能關(guān)系有： kx2=mgμs，所以要測(cè)量物體滑行的距離，即AC的距離x2；
（2）根據(jù)題意，彈簧水平彈出滑塊過(guò)程，根據(jù)功能關(guān)系，有： kx12-μmgx2=0；其中mg=kx3；聯(lián)立解得：μ=；