Question

（2003?徐州一模）某同學(xué)為了只用一根彈簧、一把刻度尺和一根細(xì)線，測(cè)定某滑塊與水平桌面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ（設(shè)μ為定值），經(jīng)查閱資料知：一勁度系數(shù)為k的輕彈簧由伸長(zhǎng)量為x至恢復(fù)到原長(zhǎng)過程中，彈力所做的功為kx²/2．于是他設(shè)計(jì)了下述實(shí)驗(yàn)：第一步，如圖所示，將彈簧一端固定在豎直墻上，使滑塊緊靠彈簧將其壓縮（滑塊與彈簧不相連接），松手后滑塊在水平桌面上滑行一段距離后停止；第二步，用細(xì)線將滑塊掛在豎直放置的彈簧上，彈簧伸長(zhǎng)后保持靜止?fàn)顟B(tài)．
①．你認(rèn)為，該同學(xué)應(yīng)該用刻度尺直接測(cè)量的物理量是（寫出名稱并用符號(hào)表示）：

彈簧的原長(zhǎng)L₀

；

彈簧被壓縮時(shí)的長(zhǎng)度L₁

；

滑塊滑行的距離S

；

彈簧懸掛滑塊時(shí)的長(zhǎng)度L₂

．
②．用測(cè)得的物理量表示滑塊與水平桌面滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ的計(jì)算式：μ=

μ=

(L0-L1)2

2(L2-L0)S

（用題①中的符號(hào)表示）

Answer 1

分析：明確該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理即可正確解答本題，該題中，利用了功能關(guān)系來求摩擦系數(shù)，即運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力做功消耗彈簧的彈性勢(shì)能．

解答：解：①該過程中，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，所以要求彈簧彈力做功的大小，根據(jù)W=

1

2

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，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)處的平衡狀態(tài)求出勁度系數(shù)，在整個(gè)過程中根據(jù)功能關(guān)系有：

1

2

kx2=mgμS，所以要測(cè)量物體滑行的距離S，
②根據(jù)題意，彈簧彈力做功為：W=

1

2

kx2=

1

2

k(l0-l1)2     ①
設(shè)滑塊質(zhì)量為m，有：kx=mg，即：k（l₂-l₀）=mg     ②
根據(jù)功能關(guān)系有：W=

1

2

k(l0-l1)2=mgμS          ③
聯(lián)立①②③解得：μ=

(L0-L1)2

2(L2-L0)S

．
故答案為：①?gòu)椈傻脑�長(zhǎng)L₀，彈簧被壓縮時(shí)的長(zhǎng)度L₁，滑塊滑行的距離S，彈簧懸掛滑塊時(shí)的長(zhǎng)度L₂，②μ=

(L0-L1)2

2(L2-L0)S

．

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于這樣的課本之外的實(shí)驗(yàn)解答的突破口在于明確其實(shí)驗(yàn)原理，本題中要依據(jù)所提供信息，根據(jù)所學(xué)物理規(guī)律，明確該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，對(duì)于考查學(xué)生綜合利用知識(shí)的能力起到很好的作用．