Question

測量小物塊Q與平板P之間的動摩擦因數的實驗裝置如圖所示。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點相切，C點在水平地面的垂直投影為C′。重力加速度為g。實驗步驟如下：

①用天平稱出物塊Q的質量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點由靜止釋放，在物塊Q落地處標記其落地點D；

④重復步驟③，共做10次；

⑤將10個落地點用一個盡量小的圓圍住，用米尺測量圓心到C′的距離s。

（1）用實驗中的測量量表示：

（ⅰ）物塊Q到達B點時的動能E_kB＝__________；

（ⅱ）物塊Q到達C點時的動能E_kC＝__________；

（ⅲ）在物塊Q從B運動到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之間的動摩擦因數μ＝__________。

（2）回答下列問題：

（ⅰ）實驗步驟④⑤的目的是            。

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

 

Answer 1

【答案】

（1）（ⅰ）mgR   （ⅱ） （ⅲ）mgR -  （ⅳ）

（2）減小實驗結果的誤差     圓弧軌道存在摩擦（或接縫B處不平滑等）

【解析】（1）由機械能守恒定律，物塊Q到達B點時的動能E_kB=mgR；由平拋運動規律，可得s=vt，h=gt²，解得物塊從C點拋出時的速度v=s。物塊Q到達C點時的動能E_kC＝mv²=。由動能定理，在物塊Q從B運動到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之間的動摩擦因數μ=

（2）實驗步驟④⑤的目的是通過多次實驗減小實驗結果的誤差。實驗測得的μ值比實際值偏大，其原因除了實驗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。

【考點定位】 考查動摩擦因數的測量、動能定理及其相關知識。