Question

為了僅用一根輕彈簧和一把刻度尺測定某滑塊與水平桌面的動摩擦因數μ（設μ為定值），某同學經查閱資料知：一勁度系數為k（設k足夠大）的輕彈簧由形變量為x至恢復到原長過程中，彈力所做的功為，于是他設計了下述實驗：
第一步：如圖所示，將彈簧的一端固定在豎直墻上，使滑塊緊靠彈簧將其壓縮，松手后滑塊在水平桌面上滑行一段距離后停止，且滑塊與彈簧已分離；

第二步；將滑塊掛在豎直固定的彈簧下，彈簧伸長后保持靜止狀態。
回答下列問題：
①你認為該同學 應該用刻度尺直接測量的物理量是（寫出名稱并用符號表示）：____________________。
②用測得的物理量表示滑塊與水平桌面間動摩擦因數μ的計算式：____________

Answer 1

①彈簧被壓縮的長度x₁，滑塊滑行的總距離s ；彈簧懸掛滑塊時伸長的長度x₂；　
②

解析試題分析： 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，所以要求彈簧彈力做功的大小，根據，需要測量彈簧的形變量，即原長和壓縮后的長度的差值，需要測量彈簧的勁度系數，可以根據彈簧掛物體時處的平衡狀態求出勁度系數，在整個過程中根據功能關系有，所以要測量物體滑行的距離S，故需要測量的物理量有：彈簧被壓縮時的長度x₁，滑塊滑行的距離s，彈簧懸掛滑塊時的長度x₂，
②根據題意，彈簧彈力做功為：  ①
設滑塊質量為m，有：，即：     ②
根據功能關系有：         ③
聯立①②③解得：．
考點：探究彈力和彈簧伸長的關系；探究影響摩擦力的大小的因素．
點評：對于這樣的課本之外的實驗解答的突破口在于明確其實驗原理，本題中要依據所提供信息，根據所學物理規律，明確該實驗的實驗原理，對于考查學生綜合利用知識的能力起到很好的作用．