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某同学为了只用一根弹簧、一把刻度尺和一根细线,测定某滑块与水平桌面间的滑动摩擦系数μ,经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为x至恢复到原长

题文

某同学为了只用一根弹簧、一把刻度尺和一根细线,测定某滑块与水平桌面间的滑动摩擦系数μ(设μ为定值),经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为x至恢复到原长过程中,弹力所做的功为kx2/2.于是他设计了下述实验:第一步,如图所示,将弹簧一端固定在竖直墙上,使滑块紧靠弹簧将其压缩(滑块与弹簧不相连接),松手后滑块在水平桌面上滑行一段距离后停止;第二步,用细线将滑块挂在竖直放置的弹簧上,弹簧伸长后保持静止状态.
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滑动摩擦系数μ的计算式:μ=______(用题①中的符号表示)


魔方格

题型:未知 难度:其他题型

答案

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W=12kx2,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:12kx2=mgμS,所以要测量物体滑行的距离S,
②根据题意,弹簧弹力做功为:W=12kx2=12k(l0-l1)2     ①
设滑块质量为m,有:kx=mg,即:k(l2-l0)=mg     ②
根据功能关系有:W=12k(l0-l1)2=mgμS          ③
联立①②③解得:μ=(L0-L1)22(L2-L0)S.
故答案为:①弹簧的原长L0,弹簧被压缩时的长度L1,滑块滑行的距离S,弹簧悬挂滑块时的长度L2,②μ=(L0-L1)22(L2-L0)S.

解析

12

考点

据考高分专家说,试题“某同学为了只用一根弹簧、一把刻度尺和一根.....”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。

某同学为了只用一根弹簧、一把刻度尺和一根细线,测定某滑块与水平桌面间的滑动摩擦系数μ,经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为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;

某同学为了只用一根弹簧、一把刻度尺和一根细线,测定某滑块与水平桌面间的滑动摩擦系数μ,经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为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。

某同学为了只用一根弹簧、一把刻度尺和一根细线,测定某滑块与水平桌面间的滑动摩擦系数μ,经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为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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