Question

测量小物块Q与平板P之间动摩擦因数的实验装置如下图所示．AB是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切，C点在水平地面的垂直投影为C′.重力加速度大小为g.实验步骤如下：

①用天平称出物块Q的质量m；

②测量出轨道AB的半径R、BC的高度L和CC′的高度h；

③将物块Q在A点从静止释放，在物块Q落地处标记其落地点D；

④重复步骤③，共做10次；

⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C′的距离s.

(1)用实验中的测量量表示：

①物块Q到达B点时的动能E_kB＝________；

②物块Q到达C点时的动能E_kC＝________；

③在物块Q从B运动到C的过程中，物块Q克服摩擦力做的功W_f＝_______________；

④物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ＝________.

(2)回答下列问题：

①实验步骤④⑤的目的是___________________________________；

②已知实验测得的μ值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其他的可能是____________________ (写出一个可能的原因即可)．

Answer

（1）（ⅰ）mgR； （ⅱ） ； （ⅲ）mgR-； （ⅳ）； （2）（ⅰ）减小实验误差； （ⅱ）圆弧轨道存在摩擦（或接缝B处不平滑等）．

【解析】试题分析：（1）①从A到B，由动能定理得：mgR=EKB-0，则物块到达B时的动能：EKB=mgR；

②离开C后，物块做平抛运动，水平方向：s=vCt，竖直方向：h=gt2，

物块在C点的动能：EKC=mvC2，解得：EKC=；

③由B到C过程中，由动能定理得：-Wf=mvC2-mvB2，

克服摩擦力做的功：Wf=mgR-；

④B到C过程中，克服摩擦力做的功：

Wf=μmgL=mgR-，则：μ=；

（2）实验步骤④⑤的目的，是通过多次实验减小实验结果的误差；实验测得的μ值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其他的可能是圆弧轨道存在摩擦，接缝B处不平滑等．