Question

測量小物塊Q與平板P之間的動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。AB是半徑足夠大的、光滑的四分之一圓弧軌道，與水平固定放置的P板的上表面BC在B點(diǎn)相切，C點(diǎn)在水平地面的垂直投影為C′。重力加速度為g。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用天平稱出物塊Q的質(zhì)量m；

②測量出軌道AB的半徑R、BC的長度L和CC^/的高度h；

③將物塊Q在A點(diǎn)由靜止釋放，在物塊Q落地處標(biāo)記其落地點(diǎn)D；

④重復(fù)步驟③，共做10次；

⑤將10個(gè)落地點(diǎn)用一個(gè)盡量小的圓圍住，用米尺測量圓心到C′的距離s。

（1）用實(shí)驗(yàn)中的測量量表示：

（ⅰ）物塊Q到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能E_kB＝__________；

（ⅱ）物塊Q到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能E_kC＝__________；

（ⅲ）在物塊Q從B運(yùn)動(dòng)到C的過程中，物塊Q克服摩擦力做的功W_f＝__________；

（ⅳ）物塊Q與平板P之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝__________。

（2）回答下列問題：

（ⅰ）實(shí)驗(yàn)步驟④⑤的目的是            。

（ii）已知實(shí)驗(yàn)測得的μ值比實(shí)際值偏大，其原因除了實(shí)驗(yàn)中測量量的誤差之外，其它的可能是                  （寫出一個(gè)可能的原因即可）

 

Answer 1

【答案】

（1）（ⅰ）mgR   （ⅱ） （ⅲ）mgR -  （ⅳ）

（2）減小實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差     圓弧軌道存在摩擦（或接縫B處不平滑等）

【解析】（1）由機(jī)械能守恒定律，物塊Q到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能E_kB=mgR；由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可得s=vt，h=gt²，解得物塊從C點(diǎn)拋出時(shí)的速度v=s。物塊Q到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能E_kC＝mv²=。由動(dòng)能定理，在物塊Q從B運(yùn)動(dòng)到C的過程中，物塊Q克服摩擦力做的功W_f＝mgR -；由W_f=μmgL解得物塊Q與平板P之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=

（2）實(shí)驗(yàn)步驟④⑤的目的是通過多次實(shí)驗(yàn)減小實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差。實(shí)驗(yàn)測得的μ值比實(shí)際值偏大，其原因除了實(shí)驗(yàn)中測量量的誤差之外，其他的可能是圓弧軌道存在摩擦、接縫B處不平滑等。

【考點(diǎn)定位】 考查動(dòng)摩擦因數(shù)的測量、動(dòng)能定理及其相關(guān)知識(shí)。