Question

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．
用实验中的测量量表示：
（ⅰ）物块Q到达B点时的动能E_kB=

 

；
（ⅱ）物块Q到达C点时的动能E_kC=

 

；
（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W_f=

 

；
（ⅳ）物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ=

 

．

Answer 1

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；
（2）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；
（3）由B到C，由动能定理可以求出克服摩擦力所做的功；
（4）由功的计算公式可以求出动摩擦因数．

解答：解：（1）从A到B，由动能定理得：mgR=E_KB-0，则物块到达B时的动能E_KB=mgR；
（2）离开C后，物块做平抛运动，
水平方向：s=v_Ct，
竖直方向：h=

1

2

gt²，
物块在C点的动能E_KC=

1

2

mv_C²，
解得：E_KC=

mgs2

4h

；
（3）由B到C过程中，由动能定理得：
-W_f=

1

2

mv_C²-

1

2

mv_B²，
克服摩擦力做的功W_f=mgR-

mgs2

4h

；
（4）B到C过程中，克服摩擦力做的功：
W_f=μmgL=mgR-

mgs2

4h

，则μ=

R

L

-

s2

4hL

；
故答案为：（1）mgR；（2）

mgs2

4h

；（3）mgR-

mgs2

4h

；（4）

R

L

-

s2

4hL

．

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．