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精英家教网测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示.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的长度L和CC′的高度h;
③将物块Q在A点由静止释放,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:
(ⅰ)物块Q到达B点时的动能EkB=
 

(ⅱ)物块Q到达C点时的动能EkC=
 

(ⅲ)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Wf=
 

(ⅳ)物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ=
 

(2)回答下列问题:
(ⅰ)实验步骤④⑤的目的是
 

(ii)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,其它的可能是
 
(写出一个可能的原因即可)
分析:(1)物块由A到B点过程,由动能定理可以求出物块到达B时的动能;
物块离开C点后做平抛运动,由平抛运动的知识可以求出物块在C点的速度,然后求出在C点的动能;
由B到C,由动能定理可以求出克服摩擦力所做的功;
由功的计算公式可以求出动摩擦因数.
(2)多次实验的目的是减小实验误差,误差偏大的原因是存在摩擦阻力.
解答:解:(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=
1
2
gt2
物块在C点的动能:EKC=
1
2
mvC2
解得:EKC=
mgs2
4h

③由B到C过程中,由动能定理得:
-Wf=
1
2
mvC2-
1
2
mvB2
克服摩擦力做的功:Wf=mgR-
mgs2
4h

④B到C过程中,克服摩擦力做的功:
Wf=μmgL=mgR-
mgs2
4h
,则:μ=
R
L
-
s2
4hL

(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.
故答案为:(1)mgR;
mgs2
4h
;mgR-
mgs2
4h
R
L
-
s2
4hL
.(2)是通过多次实验减小实验结果的误差;圆弧轨道存在摩擦,接缝B处不平滑等.
点评:熟练应用动能定理、平抛运动规律、功的计算公式即可正确解题,学会根据实验数据来实验结果分析,注意实验误差不会没有,只能降低.
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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的长度L和CC′的高度h;
③将物块Q在A点由静止释放,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.
用实验中的测量量表示:
(ⅰ)物块Q到达B点时的动能EkB=
 

(ⅱ)物块Q到达C点时的动能EkC=
 

(ⅲ)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Wf=
 

(ⅳ)物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ=
 

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②测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC/的高度h;

③将物块Q在A点由静止释放,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。

用实验中的测量量表示:

(ⅰ)物块Q到达B点时的动能EkB=__________;

(ⅱ)物块Q到达C点时的动能EkC=__________;

(ⅲ)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Wf=__________;

(ⅳ)物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ=__________。

 

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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的长度L和CC/的高度h;

③将物块Q在A点由静止释放,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:

(ⅰ)物块Q到达B点时的动能EkB=__________;

(ⅱ)物块Q到达C点时的动能EkC=__________;

(ⅲ)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Wf=__________;

(ⅳ)物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ=__________。

(2)回答下列问题:

(ⅰ)实验步骤④⑤的目的是            

(ii)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,其它的可能是                   ___________________________________________(写出一个可能的原因即可)。

 

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