Question

【題目】測(cè)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四分之一固定圓弧軌道，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′。重力加速度大小為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(cè)量出軌道AB的半徑R、BC的長(zhǎng)度L和CC′的高度h；

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

④重復(fù)步驟③；

⑤將多次落地點(diǎn)用一個(gè)盡量小的圓圍住，用米尺測(cè)量圓心到C ′ 的距離s。

（1）上述步驟中不必要的是__________(只填出序號(hào))。

（2）用實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量量表示物塊Q與平板P之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=_____。

（3）已知實(shí)驗(yàn)測(cè)得的μ值比實(shí)際值偏大，其原因可能是___________________________。（寫出一個(gè)可能的原因即可）。

（4）若由于BC足夠長(zhǎng)，物塊不能從BC上滑下，簡(jiǎn)述在不增加測(cè)量器材的情況下如何測(cè)出物塊Q與平板P之間的動(dòng)摩擦因數(shù)_______________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 ① 圓弧軌道與滑塊間有摩擦或空氣阻力 測(cè)出物塊在BC上滑行的距離x。根據(jù)，就能測(cè)得動(dòng)摩擦因數(shù)μ。

【解析】試題分析：（1）物塊由A到B點(diǎn)過程，由動(dòng)能定理可以求出物塊到達(dá)B時(shí)的動(dòng)能；

物塊離開C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可以求出物塊在C點(diǎn)的速度，然后求出在C點(diǎn)的動(dòng)能；由B到C，由動(dòng)能定理可以求出克服摩擦力所做的功；由功的計(jì)算公式可以求出動(dòng)摩擦因數(shù)．（3）多次實(shí)驗(yàn)的目的是減小實(shí)驗(yàn)誤差，誤差偏大的原因是存在摩擦阻力．（4）根據(jù)題意可選擇合適的物理規(guī)律來解決問題．

（1~2）從A到B，由動(dòng)能定理得，則物塊到達(dá)B時(shí)的動(dòng)能；離開C后，物塊做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向： ，豎直方向： ，物塊在C點(diǎn)的動(dòng)能： ，解得： ；由B到C過程中，由動(dòng)能定理得： ，克服摩擦力做的功： ；B到C過程中，克服摩擦力做的功： ，則；則可知，實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量物體的質(zhì)量；故步驟①不必要；

（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)得的μ值比實(shí)際值偏大，其原因除了實(shí)驗(yàn)中測(cè)量量的誤差之外，其他的可能是圓弧軌道存在摩擦或空氣阻力，接縫B處不平滑等．

（4）測(cè)出物塊在BC上滑行的距離x。根據(jù)，就能測(cè)得動(dòng)摩擦因數(shù)μ。