15.測量小物塊Q與平板P之間的動摩擦因數(shù)的實驗裝置如圖所示.AB是半徑足夠大的較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的長度L和CC′的長度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.
解答下列問題:
(1)用實驗中的測量量表示物塊Q與平板P之間的動摩擦因數(shù)μ=$\frac{R}{L}-\frac{s^2}{4hL}$(即用字母:R、S、h、L表示);
(2)實驗步驟④⑤的目的是減小實驗的偶然誤差,
(3)若實驗測得的μ值比實際值偏大,其原因除了實驗中測量量的誤差之外,其它的可能是圓弧軌道與滑塊間有摩擦.(寫出一個可能的原因即可)

分析 (1)物塊由A到B點過程,由動能定理可以求出物塊到達B時的動能;
物塊離開C點后做平拋運動,由平拋運動的知識可以求出物塊在C點的速度,然后求出在C點的動能;
由B到C,由動能定理可以求出克服摩擦力所做的功;
由功的計算公式可以求出動摩擦因數(shù).
(2)多次實驗的目的是減小實驗誤差,誤差偏大的原因是存在摩擦阻力.

解答 解:(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=$\frac{1}{2}$gt2,
物塊在C點的動能:EKC=$\frac{1}{2}$mvC2,
解得:EKC=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$;
③由B到C過程中,由動能定理得:
-Wf=$\frac{1}{2}$mvC2-$\frac{1}{2}$mvB2,
克服摩擦力做的功:Wf=mgR-$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$;
④B到C過程中,克服摩擦力做的功:
Wf=μmgL=mgR-$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$,
則:μ=$\frac{R}{L}$-$\frac{{s}^{2}}{4hL}$;
(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;
(3)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.
故答案為:(1)$\frac{R}{L}-\frac{s^2}{4hL}$;(2)減小實驗的偶然誤差;(3)圓弧軌道與滑塊間有摩擦.

點評 熟練應用動能定理、平拋運動規(guī)律、功的計算公式即可正確解題,學會根據(jù)實驗數(shù)據(jù)來實驗結果分析,注意實驗誤差不會沒有,只能降低.

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A.從上往下看,導體環(huán)順時針旋轉,同時懸線向左偏轉
B.從上往下看,導體環(huán)逆時針旋轉,同時懸線向右偏轉
C.導體環(huán)不旋轉,懸線向右偏轉
D.導體環(huán)不旋轉,懸線向左偏轉

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