Question

为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数，某小组设计了如图甲所示的实验装置，其中挡板可固定在桌面上，轻弹簧左端与挡板相连，图中桌面高为h，O₁、O₂、A、B、C点在同一水平直线上。已知重力加速度为g，空气阻力可忽略不计。

实验过程一：挡板固定在O₁点，推动滑块压缩弹簧，滑块移到A处，测量O₁A的距离，如图甲所示。滑块由静止释放，落在水平面上的P点，测出P点到桌面右端的水平距离为x₁。

实验过程二：将挡板的固定点移到距O₁点距离为d的O₂点，如图乙所示，推动滑块压缩弹簧，滑块移到C处，使O₂C的距离与O₁A的距离相等。滑块由静止释放，落在水平面上的Q点，测出Q点到桌面右端的水平距离为x₂。

（1）为完成本实验，下列说法中正确的是______________

A．必须测出小滑块的质量      B．必须测出弹簧的劲度系数

C．弹簧的压缩量不能太小      D．必须测出弹簧的原长

（2）写出动摩擦因数的表达式_______________（用题中所给物理量的符号表示）

（3）小红在进行实验过程二时，发现滑块未能滑出桌面。为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数，还需测量的物理量是______________。

（4）某同学认为，不测量桌面高度，改用秒表测出小滑块从飞离桌面到落地的时间，也可测出小滑块与水平桌面间的动摩擦因数。此实验方案_____（选填“可行”或“不可行”），理由是________________________________________________。

Answer

（1）C

（2）

（3）滑块停止滑动的位置到B点的距离；

（4）不可行；滑块在空中飞行时间很短,难以把握计时起点和终点,秒表测时间误差较大

【解析】

试题分析：（1、2）滑块离开桌面后做平抛运动，平抛运动的时间：，滑块飞行的距离：x=vt

所以滑块第1次离开桌面时的速度：①

滑块第2次离开桌面时的速度：②

滑块第1次滑动的过程中，弹簧的弹力和摩擦力做功，设弹簧做的功是W1，AB之间的距离是x，则：

W1−μmgx＝mv12③

滑块第1次滑动的过程中，W1-μmg•（x+d） ④

联立①②③④可得：μmgd＝m（v22−v12），解得μ=．可知，要测定摩擦因数，与弹簧的长度、弹簧的劲度系数、以及滑块的质量都无关．要想让滑块顺利画出桌面，弹簧的压缩量不能太小．故C正确．

故选C．

（3）实验测得的μ值比实际值偏大，其原因除了实验中测量的误差外，其他可能的原因是滑块受到空气阻力作用等．

（4）改用秒表测出小滑块从飞离桌面到落地的时间，来测定小滑块与水平桌面间的动摩擦因数．此实验方案是不可行的，原因是 滑块在空中飞行时间很短，难以把握计时起点和终点，秒表测时间误差较大．

考点：测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数

【名师点睛】此题是测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数的实验；解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，同时要熟练应用所学基本规律解决实验问题。