Question

【題目】測量小物塊Q與平板P之間動摩擦因數的實驗裝置如下圖所示．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′.重力加速度大小為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的高度L和CC′的高度h；

③將物塊Q在A點從靜止釋放，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：

①物塊Q到達B點時的動能EkB＝________；

②物塊Q到達C點時的動能EkC＝________；

③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Wf＝_______________；

④物塊Q與平板P之間的動摩擦因數μ＝________.

(2)回答下列問題：

①實驗步驟④⑤的目的是___________________________________；

②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，其他的可能是____________________ (寫出一個可能的原因即可)．

Answer 1

【答案】 （1）（ⅰ）mgR； （ⅱ） ； （ⅲ）mgR-； （ⅳ）； （2）（ⅰ）減小實驗誤差； （ⅱ）圓弧軌道存在摩擦（或接縫B處不平滑等）．

【解析】試題分析：（1）①從A到B，由動能定理得：mgR=EKB-0，則物塊到達B時的動能：EKB=mgR；

②離開C后，物塊做平拋運動，水平方向：s=vCt，豎直方向：h=gt2，

物塊在C點的動能：EKC=mvC2，解得：EKC=；

③由B到C過程中，由動能定理得：-Wf=mvC2-mvB2，

克服摩擦力做的功：Wf=mgR-；

④B到C過程中，克服摩擦力做的功：

Wf=μmgL=mgR-，則：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．