Question

某同学用如图甲所示的装置测量滑块与水平桌面之间的动摩擦因数．实验过程如下：

（1）用游标卡尺测量出固定于滑块上的遮光条的宽度d．在桌面上合适位置固定好弹簧和光电门，将光电门与数字计时器（图中未画出）连接．

（2）用滑块把弹簧压缩到某一位置，测量出滑块到光电门的距离x．释放滑块，测出滑块上的遮光条通过光电门所用的时间t，则此时滑块的速度v=     ．

（3）通过在滑块上增减砝码来改变滑块的质量m，仍用滑块将弹簧压缩到（2）中的位置，重复（2）的操作，得出一系列滑块质量m与它通过光电门时的速度v的值．根据这些数值，作出v²﹣图象如图乙所示．已知当地的重力加速度为g．由图象可知，滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ=     ．继续分析这个图象，还能求出的物理量是 每次弹簧被压缩时具有的弹性势能．

（4）另一位同学认为，如果桌面足够长，即使没有光电门和数字计时器，也可完成测量．他的设想是：让滑块在桌面滑行直至停止，测出滑块的滑行距离x；改变滑块质量，仍将弹簧压缩到相同程度，多次重复测量，得出一系列的m和x数据，通过处理这些数据即可测出滑块与水平桌面间的动摩擦因数．你认为，他的这个方案      （选填“能”或“不能”）完成测量任务．理由是      ．

Answer

（2）；

（3）；每次弹簧被压缩时具有的弹性势能；

（4）不能，由能量守恒得出的表达式，不能得出动摩擦因数

【解析】

试题分析：（2）由平均速度与瞬时速度的关系可求得瞬时速度；

（3）对运动过程由动能定理可明确v2﹣的关系，结合图象即可求得动摩擦因数，同时通过分析可明确能求出的物理量；

（4）对该同学提出的假设进行分析，由动能定理可明确方案是否可行，从而可解决．

【解析】
（2）经过光电门的速度可以由经过光电门时的平均速度表示，故v=；

（3）对运动过程由动能定理可知：

W﹣μmgx=

解得：v2=2W﹣2μgx

图象与纵坐标的交点为：﹣b=﹣2μgx；

解得：μ=；同时图象的斜率表示弹力做功的2倍，故可以求出每次弹簧被压缩时具有的弹性势能；

（4）不能． 设两次实验时滑块的质量分别为m1和m2，滑行的距离分别为x1和x2，由能量守恒有μm1gx1=μm2gx2，可见动摩擦因数消去，不能得出动摩擦因数．

故答案为：（2）；（3）；每次弹簧被压缩时具有的弹性势能；（4）不能，由能量守恒得出的表达式，不能得出动摩擦因数．

【点评】解决本题的关键掌握直尺的读数方法，注意是否估读；同时掌握极限的思想在物理中的运用，即极短时间内的平均速度等于瞬时速度的大小．