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为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ,某同学经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由形变量为x至恢复到原长

题文

为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ(设μ为定值),某同学经查阅资料知:一劲度系数为k(设k足够大)的轻弹簧由形变量为x至恢复到原长过程中,弹力所做的功为
为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ,某同学经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由形变量为x至恢复到原长
,于是他设计了下述实验:
第一步:如图所示,将弹簧的一端固定在竖直墙上,使滑块紧靠弹簧将其压缩,松手后滑块在水平桌面上滑行一段距离后停止,且滑块与弹簧已分离;

为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ,某同学经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由形变量为x至恢复到原长

第二步;将滑块挂在竖直固定的弹簧下,弹簧伸长后保持静止状态。
回答下列问题:
①你认为该同学 应该用刻度尺直接测量的物理量是(写出名称并用符号表示):____________________。
②用测得的物理量表示滑块与水平桌面间动摩擦因数μ的计算式:____________

题型:未知 难度:其他题型

答案

①弹簧被压缩的长度x1,滑块滑行的总距离s ;弹簧悬挂滑块时伸长的长度x2

为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ,某同学经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由形变量为x至恢复到原长

解析


①该过程中,物体运动克服摩擦力做功,消耗弹性势能,即弹簧弹力做的正功等于克服摩擦力做功,所以要求弹簧弹力做功的大小,根据
为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ,某同学经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由形变量为x至恢复到原长
,需要测量弹簧的形变量,即原长和压缩后的长度的差值,需要测量弹簧的劲度系数,可以根据弹簧挂物体时处的平衡状态求出劲度系数,在整个过程中根据功能关系有
为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ,某同学经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由形变量为x至恢复到原长
,所以要测量物体滑行的距离S,故需要测量的物理量有:弹簧被压缩时的长度x1,滑块滑行的距离s,弹簧悬挂滑块时的长度x2
②根据题意,弹簧弹力做功为:
为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ,某同学经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由形变量为x至恢复到原长
  ①
设滑块质量为m,有:
为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ,某同学经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由形变量为x至恢复到原长
,即:
为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ,某同学经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由形变量为x至恢复到原长
     ②
根据功能关系有:
为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ,某同学经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由形变量为x至恢复到原长
         ③
联立①②③解得:
为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ,某同学经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由形变量为x至恢复到原长

点评:对于这样的课本之外的实验解答的突破口在于明确其实验原理,本题中要依据所提供信息,根据所学物理规律,明确该实验的实验原理,对于考查学生综合利用知识的能力起到很好的作用.

考点

据考高分专家说,试题“为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块.....”主要考查你对 [实验:探究弹力与弹簧伸长的关系 ]考点的理解。

实验:探究弹力与弹簧伸长的关系

探究弹力与弹簧伸长的关系:
实验目的:

1、探究弹力与弹簧的伸长量的定量关系。
2、学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法。
实验原理:
1、如图所示,弹簧在下端悬挂钩码时会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与重力大小相等。

为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ,某同学经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由形变量为x至恢复到原长

2、用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x,建立坐标系,以纵坐标表示弹力大小F,以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出实验所测得的各组(x,F)对应的点,用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线,就可探知弹力大小与伸长量间的关系。
实验器材:
轻质弹簧(一根),钩码(一盒),刻度尺,铁架台,重垂线,坐标纸,三角板。
实验步骤:
1、如图所示,将铁架台放于桌面上(固定好),将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上,在挨近弹簧处将刻度尺(最小分度为mm)固定于铁架台上,并用检查刻度尺是否竖直;

为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ,某同学经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由形变量为x至恢复到原长

2、记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0
3、在弹簧下端挂上一个钩码,待钩码静止后,记下弹簧下端所对应的刻度Ll
4、用上面方法,记下弹簧下端挂2个、3个、4个 ……钩码时,弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4……,并将所得数据记录在表格中;
5、用xn=Ln-L0计算出弹簧挂1个、2个、3个……钩码时弹簧的伸长量,并根据当地重力加速度值g,计算出所挂钩码的总重力,这个总重力就等于弹簧弹力的大小,将所得数据填入表格。

为了仅用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数μ,某同学经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由形变量为x至恢复到原长

数据处理:
1、建立坐标系,标明横轴和纵轴所表示的物理量及单位;
2、标度:标度要适当,让所得到的图线布满整个坐标系;
3、描点:描点时要留下痕迹;
4、连线:让尽可能多的点落在同一直线上,让其余的点落在直线的两侧,误差较大的点舍弃;
5、根据图象做出结论。

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