Question

【題目】為了只用一根彈簧和一把刻度尺測(cè)定某滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ(設(shè)為定值)，某同學(xué)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)的過程中，彈力做功為kx2 ， 于是他設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)。
第一步：如圖所示，將彈簧的一端固定在豎直墻上，彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)另一端在A點(diǎn)。現(xiàn)推動(dòng)滑塊將彈簧壓縮至B點(diǎn)，松手后滑塊在水平桌面上運(yùn)動(dòng)一段距離，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)停止。
第二步：將滑塊掛在豎直放置的彈簧下，彈簧伸長(zhǎng)后保持靜止?fàn)顟B(tài)。
回答下列問題：
（1）對(duì)于松手后滑塊在水平桌面上滑動(dòng)過程中有關(guān)物理量的描述，下列說法正確的是______
A.當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，滑塊的加速度達(dá)最大值
B.當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，滑塊的速度達(dá)最大值
C.滑塊的加速度先增大后減小，然后保持不變
D.滑塊的加速度先減小后增大，然后保持不變
（2）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）： ．
（3）用直接測(cè)得的物理量表示滑塊與水平桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ的計(jì)算式μ= ．

Answer 1

【答案】
（1）D
（2）需要用刻度尺測(cè)出AB間的距離x1、BC間的距離s和彈簧豎直懸掛滑塊時(shí)伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度x2
（3）

【解析】解答：（1）松手后滑塊在水平桌面上滑動(dòng)過程中受到彈簧彈力和摩擦力的作用，根據(jù)牛頓第二定律得： a= ，滑塊向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈力減小，加速度減小，當(dāng)彈力等于摩擦力時(shí)，加速度為零，速度達(dá)到最大值，木塊繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，彈力進(jìn)一步減小，加速度反向增大，木塊做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度等于零時(shí)，加速度為零，故D正確，ABC錯(cuò)誤．
故選D（2）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= ，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： 所以要測(cè)量物體滑行的距離S，（3）根據(jù)題意，彈簧彈力做功為：W= kx2= 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= k（l0-l1）2=mgμS ③
聯(lián)立①②③解得：μ=
所以答案是：（1）D；（2）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 ， （3）
分析：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。
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了彈性勢(shì)能的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握彈性勢(shì)能是物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量才能正確解答此題．