测定动摩擦因数的三种方法

测量动摩擦因数的方法

测量动摩擦因数的方法一、利用斜面法测量动摩擦因数。

1.1 实验原理。

我们可以把一个物体放在斜面上，当物体恰好能匀速下滑时，这时候重力沿斜面方向的分力就等于摩擦力。

设斜面的倾角为θ，物体的重力为G。

重力沿斜面方向的分力就是Gsinθ，垂直斜面方向的分力是Gcosθ，根据摩擦力的计算公式f = μN （这里N就是垂直斜面方向的压力，大小等于Gcosθ），当匀速下滑时Gsinθ = μGcosθ，那么动摩擦因数μ = tanθ。

这就像我们平常说的“水到渠成”，各方面条件满足了，结果自然就出来了。

1.2 实验操作。

首先得找一块合适的斜面，然后把要测的物体放在斜面上。

慢慢地增大斜面的倾角，就像小心翼翼地走钢丝一样，直到看到物体匀速下滑。

这时候用个量角器量一下斜面的倾角θ，然后根据μ = tanθ就能算出动摩擦因数了。

不过这里要注意，在调节斜面倾角的时候一定要有耐心，可不能“毛手毛脚”的，不然测量结果就不准了。

二、利用弹簧测力计拉动物体测量动摩擦因数。

2.1 实验原理。

用弹簧测力计水平拉着物体在水平面上做匀速直线运动。

这时候弹簧测力计的示数F就等于摩擦力f的大小。

再称出物体的重力G，根据f = μN（这里N = G），就可以算出动摩擦因数μ = F / G。

这就好比“按部就班”，一步一步来就能得到我们想要的结果。

2.2 实验操作。

先把物体放在水平面上，用弹簧测力计钩住物体。

然后轻轻地拉动弹簧测力计，尽量让物体做匀速直线运动。

这可不容易，就像让一个调皮的小孩规规矩矩地走路一样难。

在拉动的过程中读取弹簧测力计的示数F，再称出物体的重力G，最后用公式μ= F / G算出动摩擦因数。

这里要提醒一下，让物体做匀速直线运动是关键，如果拉得忽快忽慢，那结果可就“差之毫厘，谬以千里”了。

2.3 误差分析。

在这个实验里，误差的来源可不少。

比如说很难保证物体完全做匀速直线运动，这就像想要把一件事情做得十全十美很难一样。

还有弹簧测力计自身的精度问题，也会影响测量结果。

高中物理测定动摩擦因数的4种方法课件.ppt

方法 1 利用平衡条件测定动摩擦因数 [例 1] 在利用平衡的思想来测定滑块与长木板之间的动摩擦因数时，甲、乙两同学分别完成了如下的操作：如图 1，同学甲将长木板固定在水平地面上，一带有拉力传感器的滑块放在长木板上，用一水平向右的拉力拉动滑块使其向右做匀速直线运动，并读出拉力传感器的示数；如图 2，同学乙将滑块与长木板叠放在一起，将拉力传感器固定在竖直墙壁上，其另一端拴接在滑块上，现用一水平外力拉动长木板，稳定时读出拉力传感器的示数。
[解析] (1)同学甲的方案：只有当滑块匀速运动时，拉力才与摩擦力大小相等，对操作要求较高且易造成误差。同学乙的方案：拉动木板时，滑块受到向右的摩擦力，由于滑块相对地面静止，因此摩擦力大小与拉力传感器的示数相等，不受木板如何运动的限制，且操作方便、读数更准确。
(2)作图时，由于滑块所受摩擦力 Ff 与压力 FN 成正比，所绘图线应是过原点的直线，见答图，根据图线易知 μ＝0.25。
[答案] (1)同学乙不受木板如何运动的限制(或摩擦力的测量更方便、准确) (2)如图所示 0.25
[名师指津] 本实验利用物体的平衡来测定动摩擦因数，其中同学甲匀速拉动长木板上的滑块，而匀速拉动滑块不易操作；同学乙是保持滑块与拉力传感器不动，拉动下面的长木板，待稳定时拉力传感器的读数即滑动摩擦力的大小。
本实验的优点在于避开了测加速度，利用力的平衡条件，通过对滑块的受力找出与摩擦力平衡的外力的大小，建立关系式即可求解。
方法 2 利用动力学观点测定动摩擦因数 [例 2] (2015·全国卷Ⅱ)某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为 50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图中标出了五个连续点之间的距离。

高中物理力学实验之—三种观点测动摩擦因数、实验器材等效与替换、实验结论拓展与延伸、试题的设计与创新

——三种观点测动摩擦因数考查点(一)利用平衡观点测动摩擦因数[例1]在利用平衡的条件来测定滑块与长木板之间的动摩擦因数时，甲、乙两同学分别完成了如下的操作：如图1，同学甲将长木板固定在水平地面上，一带有拉力传感器的滑块放在长木板上，用一水平向右的拉力拉动滑块使其向右做匀速直线运动，并读出拉力传感器的示数。

如图2，同学乙将滑块与长木板叠放在一起，将拉力传感器固定在竖直墙壁上，其另一端拴接在滑块上，现用一水平外力拉动长木板，稳定时读出拉力传感器的示数。

(1)通过你所学的知识分析两个同学的实验设计，其中合理的是________，说明理由____________________________________________。

(2)为了减小实验误差，同学乙进行了多次操作，该同学利用质量均为200 g的砝码来改变滑块与长木板之间的压力和摩擦力，通过多次操作将得到的数据记录如下。

已知滑块的重力为G＝2.00 N，重力加速度g＝10 m/s2。

通过测量的数据，同学乙以摩擦力F f为纵坐标、以滑块与长木板之间的压力F N为横坐标建立了坐标系，请在该坐标系中描点、连线作出F f-F N图线。

根据作出的图线可知μ＝________。

[解析](1)同学甲的方案：对摩擦力的测量是采用“间接法”进行的，只有当滑块匀速运动时，拉力才与摩擦力大小相等。

同学乙的方案：拉动木板时，滑块受到向右的摩擦力，由于滑块相对地面静止，因此摩擦力大小与拉力传感器的示数相等。

(2)作图时，由于滑块所受摩擦力F f与压力F N成正比，所绘图线应是过原点的直线。

[答案](1)同学乙不受木板如何运动的限制(或摩擦力的测量更方便、准确)(2)如图所示0.25考查点(二)利用动力学观点测动摩擦因数[例2]在测定滑块与桌面间的动摩擦因数时，设计的实验装置如图1所示，进行如下操作：首先用天平测出滑块的质量M＝300 g，将纸带与滑块拴接在一起穿过打点计时器，拴接在滑块另一端的轻绳跨过定滑轮连接一定数量的质量均为m＝100 g的钩码，在实验过程中通过调节应始终让轻绳与水平桌面平行。

测定动摩擦因数的三种方法

(二)测定动摩擦因数的三种方法一、知识清单1.角度1动力学观点求加速度：借助实验装置测物体运动的加速度．建方程：依据牛顿第二定律建立相应方程．求出μ：解上述方程，求μ.角度2动平衡观点测量运动物体所受滑动摩擦力困难，可转化为静止物体摩擦力的测量，进而测定动摩擦因数．角度3能的观点对运动物体应用功能关系建立方程，求解动摩擦因数μ.2．测定动摩擦因数示意图3．涉及问题(1)物体应该在粗糙水平面或斜面上做匀加速运动．(2)利用光电门或打点计时器测定加速度a.(3)若实验在粗糙斜面上完成，应测出斜面倾角θ.二、实验题1.图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图．实验步骤如下：①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离s；②调整轻滑轮，使细线水平；③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A 和光电门B所用的时间Δt A和Δt B，求出加速度a；④多次重复步骤③，求a的平均值a；⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.回答下列问题：(1) 测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图乙所示，其读数为________cm.(2)物块的加速度a 可用d 、s 、Δt A 和Δt B 表示为a ＝____________. (3)动摩擦因数μ可用M 、m 、a 和重力加速度g 表示为μ＝____________. 【答案】(1)0.960 (2)12s ⎣⎡⎦⎤(d Δt B )2－(d Δt A)2 (3)mg －(M ＋m )a Mg【解析】(1)游标卡尺的读数为9 mm ＋12×0.05 mm ＝9.60 mm ＝0.960 cm. (2)由v 2B －v 2A ＝2as ，v A ＝d Δt A ，vB ＝d Δt B联立得 a ＝(d Δt B )2－(d Δt A )22s ＝12s ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫d Δt B 2－⎝⎛⎭⎫d Δt A 2.(3)设细线的张力为T ，对M 有T －μMg ＝M a ，对m 有mg －T ＝m a ，联立两式得μ＝mg －(M ＋m )aMg.2.某同学在做测定木板的动摩擦因数的实验时，设计了两种实验方案．方案A ：木板水平固定，通过弹簧测力计水平拉动木块，如图甲所示．方案B ：木块水平固定，通过细线水平拉动木板，如图乙所示．(1)上述两种方案中，你认为更合理的是方案____，原因是____. (2)该实验中应测量的物理量是____.(3)除了实验必需的弹簧测力计、木板、木块、细线外，该同学还准备了质量为200 g 的配重若干个．该同学在木块上加放配重，改变木块对木板的正压力(g 取10 m/s 2)，并记录了5组实验数据，如下表所示：由图象可测出木块和木板间的动摩擦因数是____. 【答案】(1)B 不受木板运动状态的限制(或摩擦力的测量更方便、准确) (2)木块的重力、弹簧测力计的示数 (3)0.25 图象如图所示【解析】实验方案的选择要利于测量、操作，所以选择B 方案；拉动水平木板在木块下运动，木块保持静止，根据平衡条件可得F弹＝F f ＝μF N ，由此确定需要测量的物理量为木块的重力、弹簧测力计的示数；作图时，由于木块所受摩擦力F f 与压力F N 成正比，所绘图线应是过原点的直线，因此，作图时一定注意直线过原点，且使测量数据所描的点均匀分布在直线的两侧．3.(2017·山东济南模拟)某同学尝试测量一小滑块和长度为0.5 m 的木板BC 间的动摩擦因数μ.首先，他把半径为R 的四分之一圆弧轨道AB 固定在水平桌面上，如图甲所示，将小滑块从A 端由静止释放，小滑块落在地面上某点(不反弹)，测出轨道B 端离地面的高度h 、B 端到小滑块的落点的水平距离x 1.然后，他把圆弧轨道AB 和木板BC 连接并固定在桌面上，将小滑块仍然从A 端由静止释放，最后的落点到C 端的水平距离为x 2，如图乙所示．已知重力加速度大小为g .回答下列问题：(1)图甲中，小滑块到达轨道B 端时的速率为____.(用g 、h 、x 1表示) (2)若测出h ＝0.500 m 、x 1＝1.000 m 、x 2＝0.800 m ，则μ＝____. (3)下列说法正确的是____. A ．桌面必须保持水平B ．实验中圆弧轨道AB 必须是光滑的C ．让小滑块从A 端释放多次，得到平均落点，能减小实验误差D ．若R 太小，小滑块不能从木板BC 右端滑下，则不能利用该装置求出μ 【答案】0.36 (2)木块的重力、弹簧测力计的示数 (3)AC 【解析】x 1＝v B t ，h ＝12gt 2，解得v B ＝x 1g2h.(2)同理v C ＝x 2g 2h ，小滑块从木板B 端滑到C 端，依据功能关系有μmgL ＝12mv 2B －12mv 2C ，解得μ＝v 2B －v 2C2gL＝0.36.(3)只有桌面保持水平，小滑块在空中才会做平抛运动，才能求得v B 、v C ；即使圆弧轨道AB 不光滑，也不影响依据平抛运动求得的v B 、v C 正确性；当R 太小时，小滑块最终将停在木板BC 上某位置，量出该点到B 点距离，依据功能关系同样能求出μ.1.某同学用图甲所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数．已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz ，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图乙所示，图中标出了五个连续点之间的距离．(1)物块下滑时的加速度a ＝____m/s 2，打C 点时物块的速度v ＝____m/s ；(2)已知重力加速度大小为g ，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是____.(选填正确答案标号)A ．物块的质量B ．斜面的高度C ．斜面的倾角【答案】(1)3.25 1.79 (2)C 【解析】(1)用逐差法求纸带加速度 a ＝(x 3＋x 4)－(x 1＋x 2)4T 2＝3.25 m/s 2，C 点速度等于BD 段平均速度，v ＝x BD2T≈1.79 m/s.(2)由牛顿第二定律得mg sin θ－μmg cos θ＝ma ，μ＝g sin θ－ag cos θ，故选项C 正确．1．(2018·河北衡水模拟)一学生用如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数．在桌面上放置一块水平长木板，木板一端带滑轮，另一端固定一打点计时器．木块一端拖着穿过打点计时器的纸带，另一端连接跨过定滑轮的绳子，在绳子上悬挂一定质量的钩码后可使木块在木板上匀加速滑动．实验中测得木块质量M ＝150 g ，钩码质量m ＝50 g.(1)实验开始时，应调整滑轮的高度，让绳子与木板____.(2)实验中得到如图乙所示的纸带，纸带上A 、B 、C 、D 、E 是计数点，相邻两计数点之间的时间间隔是0.10 s ，所测数据在图中已标出，根据图中数据可求得木块运动的加速度a ＝___m/s 2(结果保留两位有效数字)．(3)根据实验原理可导出计算动摩擦因数的表达式μ＝____(用M 、m 、g 、a 表示)；取g ＝10 m/s 2，代入相关数据可求得μ＝____(计算结果保留一位有效数字)．【答案】(1) 平行 (2)0.25_ (3)m M －(M ＋m )a Mg0.32．(2018·河南郑州一模)某探究学习小组的同学欲探究“滑块与桌面间的动摩擦因数”，他们在实验室组装了一套如图甲所示的装置，另外他们还找到打点计时器及所用的学生电源一台、天平、刻度尺、导线、纸带、钩码若干．小组同学的实验步骤如下：用天平称量滑块的质量M ＝300 g ，将滑块放在水平桌面上并连接上纸带，用细线通过滑轮挂上两个钩码(每个钩码质量为100 g)，调整滑轮高度使拉滑块的细线与桌面平行，让钩码拉动滑块由静止开始加速运动，用打点计时器记录其运动情况．实验纸带的记录如图乙所示，计数点之间有4个点未画出，所用交流电源的频率为50 Hz ，则滑块运动的加速度为___m/s 2.滑块与桌面间的动摩擦因数μ＝____.(结果保留两位有效数字，重力加速度g ＝10 m/s 2)【答案】_0.64 0.563．(2018·江苏启东一模)现要测量滑块与木板之间的动摩擦因数，实验装置如图甲所示．表面粗糙的木板一端固定在水平桌面上，另一端抬起一定高度构成斜面；木板上有一滑块，其后端与穿过打点计时器的纸带相连；打点计时器固定在木板上，连接频率为50 Hz 的交流电源．接通电源后，从静止释放滑块，滑块带动纸带打出一系列的点迹．(1)图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6是实验中选取的计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，2、3和5、6计数点间的距离如图所示，由图中数据求出滑块的加速度a ＝____m/s 2.(结果保留三位有效数字)(2)已知木板的长度为L ，为了求出滑块与木板间的动摩擦因数，还应测量的物理量是____.A ．滑块到达斜面底端的速度vB ．滑块的质量mC ．滑块的运动时间tD ．斜面高度h 和底边长度x(3)设重力加速度为g ，滑块与木板间的动摩擦因数的表达式μ＝____.(用所需测物理量的字母表示)【答案】(1) 2.51 (2)D (3)gh －aLgx【解析】(1)设0、1、2、3、4、5、6的间距分别是x 1、x 2、x 3、x 4、x 5、x 6，由x 6－x 3＝3aT 2可知，a ＝(14.23－6.70)×10－23×0.12m/s 2＝2.51 m/s 2.(2)由牛顿第二定律可知mg sin θ－μmg cos θ＝ma ，得μ＝tan θ－ag cos θ，因此只需测量斜面高度h 和底边长度x ，就可以得到tan θ与cos θ的值，就可以计算出滑块与木板间的动摩擦因数．选项D 正确．(3)由(2)可知μ＝tan θ－a g cos θ＝h x －a g x L＝gh －aLgx.4．(2018·湖北武汉模拟)甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验．已知重力加速度为g .(1)甲同学所设计的实验装置如图甲所示．其中A 为一质量为M 的长直木板，B 为木板上放置的质量为m 的物块，C 为物块右端连接的一轻质弹簧测力计．实验时用力将A 从B 的下方抽出，通过C 的读数F 1即可测出动摩擦因数．则该设计能测出____(选填“A 与B ”或“A 与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为____.(2)乙同学的设计如图乙所示．他在一端带有定滑轮的长木板上固定有A 、B 两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质传感器能显示挂钩处所受的拉力．实验时，多次改变砂桶中砂的质量，每次都让物块从靠近光电门A 处由静止开始运动，读出多组传感器示数F 及对应的物块在两光电门之间的运动时间t .在坐标系中作出F －1t 2的图线如图丙所示，图线的斜率为k ，与纵轴的截距为b ，与横轴的截距为c .因乙同学不能测出小车质量，故该同学还应该测出的物理量为____.根据该测量物理量及图线信息可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为____.【答案】(1) A 与B F 1mg (2)光电门A 、B 之间的距离x _ (3)2xbkg【解析】(1)对物体B 受力分析，水平方向受到两个力作用：A 对B 的摩擦力与弹簧测力计的拉力，二力平衡，所以该设计能测出A 与B 之间的动摩擦因数，由F 1＝μmg ，可得μ＝F 1mg. (2)根据牛顿第二定律可得F －μmg ＝ma ，A 、B 之间的距离x ＝12at 2，得F ＝μmg ＋2mx ·1t2，图线的斜率k ＝2mx ，纵轴的截距为b ＝μmg ，可得μ＝2xbkg .。

高一物理必修1 动摩擦因数的几种测量方法

高一物理必修1 动摩擦因数的几种测量方法江泽民同志在全教会上强调：“教育是知识创新、传播和应用的主要基地，也是培育创新精神和创新人才的摇篮”。

这对物理实验也具有指导意义。

我们进行物理实验就是要培养学生的创新能力、应用能力。

因此我们在实验中应多注意培养学生思维的创造力。

基于这样的认识，笔者就高中物理实验中动摩擦因数的测量方法进行分类整理如下：方法一：利用平衡条件求解。

在学习过计算滑动摩擦力公式f=μN之后，可以利用平衡条件进行实验。

例1：如图1所示，甲、乙两图表示用同一套器材测量铁块P与长金属板之间的动摩擦因数的两种不同方法。

已知铁块P所受重力大小为5N，甲图使金属板静止在水平桌面上，用手通过弹簧秤向右拉P，使P向右运动；乙图把弹簧秤的一端固定在墙上，用力水平向左拉金属图1你认为两种方法比较，哪种方法可行？你判断的理由是。

图中已经把两种方法中弹簧秤的示数（单位：N）情况放大画出，则铁块P与金属板间的动摩擦因数的大小是分析与解答：以铁块P为研究对象，显然，在甲图所示方法下，弹簧秤对铁块P的拉力只有在铁块匀速前进时才等于滑动摩擦力的大小，但这种操作方式很难保证铁块P匀速前进。

而在乙图所示方法下，不论金属板如何运动，铁块P总是处于平衡状态，弹簧秤的示数等于铁块所受滑动摩擦力的大小，故第二种方法切实可行，铁块所受摩擦力f=2.45N。

由于铁块在水平方向运动，其在竖直方向受力平衡，故此时正压力在数值上等于铁块所受重力大小，即N=5N ，由f=μN 得49.0==Nf μ 方法二：利用牛顿运动定律求解例2：为了测量小木块和斜面间的动摩擦因数，某同学设计了如图2所示的实验：在小木块上固定一个弹簧秤（弹簧秤的质量不计），弹簧秤下吊一个光滑小球，将木板连同小球一起放在斜面上，如图所示，用手固定住木板时，弹簧秤的示数为F 1，放手后木板沿斜面下滑，稳定时弹簧秤的示数为F 2，测得斜面的倾角为θ，由测量的数据可以计算出小木板跟斜面间的动摩擦因数是多少？分析与解答：对小球，当装置固定不动时，据平衡条件有F 1=mgsin θ ① 当整个装置加速下滑时，小球加速度mF F a 21-= ②，亦即整体加速度，所以对整个装置有a=gsin θ-μgcos θ得 θθμcos sin g a g -= ③ 把①、②两式代入③式得θθθθθμtg F F m g F g m F F m F g a g 122211cos cos cos sin ==--=-= 方法三：利用动力学方法求解例3：为测量木块与斜面之间的动摩擦因数，某同学让木块从斜面上端由静止开始匀加速下滑，如图3所示，他使用的实验器材仅限于（1）倾角固定的斜面（倾角θ已知），（2）木块，（3）秒表，（4）米尺。

动摩擦因数的求法

动摩擦因数的求法
动摩擦因数与接触面的材料、粗糙程度有关，对于一个确定的接触面而言，动摩擦因数是确定的。

动摩擦因数可以通过以下几种方法求得：
1.通过实验测定：通过实验测量两个接触面的摩擦力和正压力，然
后计算动摩擦因数。

2.查表法：查阅相关资料或手册，找到两个接触面的材料和粗糙度
对应的动摩擦因数。

3.经验公式法：根据大量的实验数据，总结出一些经验公式，用于
估算动摩擦因数。

4.理论计算法：根据分子间的相互作用力和接触面的微观结构，通
过理论计算得出动摩擦因数。

需要注意的是，动摩擦因数与接触面的温度、湿度、表面氧化程度等因素有关，因此在实际应用中需要注意控制实验条件和选择合适的测量方法。

测量动摩擦因数(实验报告)(学生版)

测量动摩擦因数试验报告试验日期：________ 班级:_________试验成员：___________________指导老师：__________一、试验名称：测量动摩擦因数二、试验目的：1.学习了解各种材料动摩擦因数的测定方法2.通过试验加深对动摩擦因数的理解3.通过试验测定不同材料之间的动摩擦因数，探究材料之间的摩擦特性。

三、思索与猜测1.以下哪个试验装置更合理？为什么？四、试验原理滑动摩擦力与动摩擦因素关系N f μF1.滑动摩擦力的测量：转化法，依据二力平衡，物体匀速运动时，拉力的大小等于滑动摩擦力的大小2.压力的测量：物体放在水平面上，依据二力平衡，静止时，接触面间的正压力等于物体的重力.五、试验器材带定滑轮的长木板、木块、弹簧测力计、白纸。

六、试验步骤1.如下图，将带定滑轮的长木板水平放在桌面上，将绳子穿过滑轮一端系在木板上，另一端挂上适当的质量.2、将弹簧测力计一端固定在带滑轮的长木板上，另一端钩住木块，保证拉力水平。

3、释放重物，带动木板移动，木块跟随一起移动，待稳定后记录下弹簧测力计的速度，填入表格4、重复试验5次，屡次测量填入表格5、在长木板上贴上白纸，重复以上试验，测定不同材料之间的动摩擦因素6、在长木板上贴上毛巾，重复以上试验，记录数据七、数据记录表1八、试验结论九、误差分析1.本试验误差来源哪里？十、考前须知1.带定滑轮的长木板要水平放置，可以用水平仪放置两端，保证明验过程中保持水平，使得接触面的压力等于重力大小。

2.试验过程中要保证接触面洁净，以保证明验结果的精确性。

3.由于动摩擦因素与温度有关，试验过程尽量保持温度恒定，两次试验之间间隔肯定时间，减小摩擦生热给试验带来的影响。

动摩擦因数测量实验

动摩擦因数测量实验引言动摩擦因数是描述物体表面间相互作用的重要指标，对于摩擦力的研究和实际应用有着重要的意义。

本实验旨在通过测量动摩擦因数，探究不同材料之间的摩擦特性，并了解摩擦因数对物体的运动影响。

实验原理动摩擦因数是指当两个物体相互接触并相对移动时，两物体表面间摩擦力和垂直于表面的压力之比。

常用的测量方法包括平面摩擦实验和斜面摩擦实验。

在平面摩擦实验中，将一个物体放置在水平表面上，另一物体施加水平力使之相对滑动。

测量所需的数据包括施加力的大小、两物体表面的接触面积以及所施加力的方向。

根据两物体所受力的平衡关系，可以得到动摩擦因数的数值。

斜面摩擦实验则通过将物体放置在倾斜的平面上，使其自由滑动，测量所需的数据包括物体的质量、倾斜角度以及滑动的距离。

同样根据受力平衡关系，可以得到动摩擦因数的数值。

实验步骤1.准备工作：清洁实验平面和滑动物体表面，确保表面干净无杂质。

2.平面摩擦实验：–将实验平面倾斜一定角度，使得滑动物体能够自由滑动。

–将滑动物体放置在平面上，并施加水平力使其滑动。

–测量施加力的大小，记录实验数据。

–重复实验，改变滑动物体或实验平面的材料，记录实验数据。

3.斜面摩擦实验：–将实验平面倾斜一定角度。

–将滑动物体放置在倾斜平面上，使其自由滑动。

–通过测量滑动物体滑动的距离以及滑动过程中所用时间，计算滑动速度。

–根据所施加的力、物体质量以及滑动速度，计算摩擦因数。

–重复实验，改变滑动物体或实验平面的材料，记录实验数据。

4.数据处理和分析：–统计所有实验数据，并计算每组数据对应的摩擦因数。

–分析不同材料之间的摩擦因数差异。

–对实验结果进行讨论和解释。

5.结论：–总结实验结果，归纳不同材料之间的摩擦特性。

–分析实验中可能存在的误差来源，并提出相应改进方案。

实验注意事项•实验时保持实验环境干净，避免灰尘和杂质对实验结果的影响。

•实验中尽量减小误差，提高数据准确性。

•操作过程中应注意安全，避免发生意外情况。

测动摩擦因数的方法

测动摩擦因数的方法作者：胡冰琳来源：《课程教育研究·上》2015年第07期【摘要】动摩擦因数是高中物理很重要的物理量，本文主要归纳五种测动摩擦因数方法。

【关键词】动摩擦因数【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）07-0154-02动摩擦因数是高中物理很重要的物理量，在高考考纲中没有要求测动摩擦因数这个实验，但是历年高考借助教材已有的实验装置迁移测动摩擦因数的试题很多，本文归纳用物理学中不同知识来测动摩擦因数的方法。

一、用平衡知识测动摩擦因数例1：某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块和木板间的动摩擦因数.实验步骤：①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图1所示，在A端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②。

实验数据如下表所示：（1）根据表中数据在如图2给定坐标纸上作出F—G图线。

（2）由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ解析：在A端向右用力拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，橡皮泥和滑块处于平衡状态，在水平方向受到的弹簧秤的拉力和木板对它的滑动摩擦力大小相等，方向相反，即F=μG，就可以求出μ。

（1）在坐标系中描点，用平滑的直线将各点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，如图3所示。

（2）根据F=μG，F—G图线的斜率反映了滑块与木板间的动摩擦因数，所以μ≈0.40。

二、用牛顿第二定律测动摩擦因数例2：图4为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。

实验步骤如下：①用天平测量物块和遮光片的总质量M和重物的质量m，用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离s；三、用动能定理测动摩擦因数例3：为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图所示的装置进行实验，实验中，当木块A位于水平桌面上的O点时，重物B刚好接触地面，将A拉到P点，待B稳定后静止释放，A最终滑到Q点，分别测量OP、OQ的长度h和s，重复上述实验，分别记录几组实验数据。

测定动摩擦因数的三种方法

(二)测定动摩擦因数的三种方法一、知识清单1.角度1动力学观点求加速度：借助实验装置测物体运动的加速度．建方程：依据牛顿第二定律建立相应方程．求出μ：解上述方程，求μ.角度2动平衡观点测量运动物体所受滑动摩擦力困难，可转化为静止物体摩擦力的测量，进而测定动摩擦因数．角度3能的观点对运动物体应用功能关系建立方程，求解动摩擦因数μ.2．测定动摩擦因数示意图3．涉及问题(1)物体应该在粗糙水平面或斜面上做匀加速运动．(2)利用光电门或打点计时器测定加速度a.(3)若实验在粗糙斜面上完成，应测出斜面倾角θ.二、实验题1.图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图．实验步骤如下：①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离s；②调整轻滑轮，使细线水平；③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A 和光电门B所用的时间Δt A和Δt B，求出加速度a；④多次重复步骤③，求a的平均值a；⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.回答下列问题：(1) 测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图乙所示，其读数为________cm.(2)物块的加速度a 可用d 、s 、Δt A 和Δt B 表示为a ＝____________. (3)动摩擦因数μ可用M 、m 、a 和重力加速度g 表示为μ＝____________. 【答案】(1)0.960 (2)12s ⎣⎡⎦⎤(d Δt B )2－(d Δt A)2 (3)mg －(M ＋m )a Mg【解析】(1)游标卡尺的读数为9 mm ＋12×0.05 mm ＝9.60 mm ＝0.960 cm. (2)由v 2B －v 2A ＝2as ，v A ＝d Δt A ，vB ＝d Δt B联立得 a ＝(d Δt B )2－(d Δt A )22s ＝12s ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫d Δt B 2－⎝⎛⎭⎫d Δt A 2.(3)设细线的张力为T ，对M 有T －μMg ＝M a ，对m 有mg －T ＝m a ，联立两式得μ＝mg －(M ＋m )aMg.2.某同学在做测定木板的动摩擦因数的实验时，设计了两种实验方案．方案A ：木板水平固定，通过弹簧测力计水平拉动木块，如图甲所示．方案B ：木块水平固定，通过细线水平拉动木板，如图乙所示．(1)上述两种方案中，你认为更合理的是方案____，原因是____. (2)该实验中应测量的物理量是____.(3)除了实验必需的弹簧测力计、木板、木块、细线外，该同学还准备了质量为200 g 的配重若干个．该同学在木块上加放配重，改变木块对木板的正压力(g 取10 m/s 2)，并记录了5组实验数据，如下表所示：由图象可测出木块和木板间的动摩擦因数是____. 【答案】(1)B 不受木板运动状态的限制(或摩擦力的测量更方便、准确) (2)木块的重力、弹簧测力计的示数 (3)0.25 图象如图所示【解析】实验方案的选择要利于测量、操作，所以选择B 方案；拉动水平木板在木块下运动，木块保持静止，根据平衡条件可得F弹＝F f ＝μF N ，由此确定需要测量的物理量为木块的重力、弹簧测力计的示数；作图时，由于木块所受摩擦力F f 与压力F N 成正比，所绘图线应是过原点的直线，因此，作图时一定注意直线过原点，且使测量数据所描的点均匀分布在直线的两侧．3.(2017·山东济南模拟)某同学尝试测量一小滑块和长度为0.5 m 的木板BC 间的动摩擦因数μ.首先，他把半径为R 的四分之一圆弧轨道AB 固定在水平桌面上，如图甲所示，将小滑块从A 端由静止释放，小滑块落在地面上某点(不反弹)，测出轨道B 端离地面的高度h 、B 端到小滑块的落点的水平距离x 1.然后，他把圆弧轨道AB 和木板BC 连接并固定在桌面上，将小滑块仍然从A 端由静止释放，最后的落点到C 端的水平距离为x 2，如图乙所示．已知重力加速度大小为g .回答下列问题：(1)图甲中，小滑块到达轨道B 端时的速率为____.(用g 、h 、x 1表示) (2)若测出h ＝0.500 m 、x 1＝1.000 m 、x 2＝0.800 m ，则μ＝____. (3)下列说法正确的是____. A ．桌面必须保持水平B ．实验中圆弧轨道AB 必须是光滑的C ．让小滑块从A 端释放多次，得到平均落点，能减小实验误差D ．若R 太小，小滑块不能从木板BC 右端滑下，则不能利用该装置求出μ 【答案】0.36 (2)木块的重力、弹簧测力计的示数 (3)AC 【解析】x 1＝v B t ，h ＝12gt 2，解得v B ＝x 1g2h.(2)同理v C ＝x 2g 2h ，小滑块从木板B 端滑到C 端，依据功能关系有μmgL ＝12mv 2B －12mv 2C ，解得μ＝v 2B －v 2C2gL＝0.36.(3)只有桌面保持水平，小滑块在空中才会做平抛运动，才能求得v B 、v C ；即使圆弧轨道AB 不光滑，也不影响依据平抛运动求得的v B 、v C 正确性；当R 太小时，小滑块最终将停在木板BC 上某位置，量出该点到B 点距离，依据功能关系同样能求出μ.1.某同学用图甲所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数．已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz ，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图乙所示，图中标出了五个连续点之间的距离．(1)物块下滑时的加速度a ＝____m/s 2，打C 点时物块的速度v ＝____m/s ；(2)已知重力加速度大小为g ，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是____.(选填正确答案标号)A ．物块的质量B ．斜面的高度C ．斜面的倾角【答案】(1)3.25 1.79 (2)C 【解析】(1)用逐差法求纸带加速度 a ＝(x 3＋x 4)－(x 1＋x 2)4T 2＝3.25 m/s 2，C 点速度等于BD 段平均速度，v ＝x BD2T≈1.79 m/s.(2)由牛顿第二定律得mg sin θ－μmg cos θ＝ma ，μ＝g sin θ－ag cos θ，故选项C 正确．1．(2018·河北衡水模拟)一学生用如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数．在桌面上放置一块水平长木板，木板一端带滑轮，另一端固定一打点计时器．木块一端拖着穿过打点计时器的纸带，另一端连接跨过定滑轮的绳子，在绳子上悬挂一定质量的钩码后可使木块在木板上匀加速滑动．实验中测得木块质量M ＝150 g ，钩码质量m ＝50 g.(1)实验开始时，应调整滑轮的高度，让绳子与木板____.(2)实验中得到如图乙所示的纸带，纸带上A 、B 、C 、D 、E 是计数点，相邻两计数点之间的时间间隔是0.10 s ，所测数据在图中已标出，根据图中数据可求得木块运动的加速度a ＝___m/s 2(结果保留两位有效数字)．(3)根据实验原理可导出计算动摩擦因数的表达式μ＝____(用M 、m 、g 、a 表示)；取g ＝10 m/s 2，代入相关数据可求得μ＝____(计算结果保留一位有效数字)．【答案】(1) 平行 (2)0.25_ (3)m M －(M ＋m )a Mg0.32．(2018·河南郑州一模)某探究学习小组的同学欲探究“滑块与桌面间的动摩擦因数”，他们在实验室组装了一套如图甲所示的装置，另外他们还找到打点计时器及所用的学生电源一台、天平、刻度尺、导线、纸带、钩码若干．小组同学的实验步骤如下：用天平称量滑块的质量M ＝300 g ，将滑块放在水平桌面上并连接上纸带，用细线通过滑轮挂上两个钩码(每个钩码质量为100 g)，调整滑轮高度使拉滑块的细线与桌面平行，让钩码拉动滑块由静止开始加速运动，用打点计时器记录其运动情况．实验纸带的记录如图乙所示，计数点之间有4个点未画出，所用交流电源的频率为50 Hz ，则滑块运动的加速度为___m/s 2.滑块与桌面间的动摩擦因数μ＝____.(结果保留两位有效数字，重力加速度g ＝10 m/s 2)【答案】_0.64 0.563．(2018·江苏启东一模)现要测量滑块与木板之间的动摩擦因数，实验装置如图甲所示．表面粗糙的木板一端固定在水平桌面上，另一端抬起一定高度构成斜面；木板上有一滑块，其后端与穿过打点计时器的纸带相连；打点计时器固定在木板上，连接频率为50 Hz 的交流电源．接通电源后，从静止释放滑块，滑块带动纸带打出一系列的点迹．(1)图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6是实验中选取的计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，2、3和5、6计数点间的距离如图所示，由图中数据求出滑块的加速度a ＝____m/s 2.(结果保留三位有效数字)(2)已知木板的长度为L ，为了求出滑块与木板间的动摩擦因数，还应测量的物理量是____.A ．滑块到达斜面底端的速度vB ．滑块的质量mC ．滑块的运动时间tD ．斜面高度h 和底边长度x(3)设重力加速度为g ，滑块与木板间的动摩擦因数的表达式μ＝____.(用所需测物理量的字母表示)【答案】(1) 2.51 (2)D (3)gh －aLgx【解析】(1)设0、1、2、3、4、5、6的间距分别是x 1、x 2、x 3、x 4、x 5、x 6，由x 6－x 3＝3aT 2可知，a ＝(14.23－6.70)×10－23×0.12m/s 2＝2.51 m/s 2.(2)由牛顿第二定律可知mg sin θ－μmg cos θ＝ma ，得μ＝tan θ－ag cos θ，因此只需测量斜面高度h 和底边长度x ，就可以得到tan θ与cos θ的值，就可以计算出滑块与木板间的动摩擦因数．选项D 正确．(3)由(2)可知μ＝tan θ－a g cos θ＝h x －a g x L＝gh －aLgx.4．(2018·湖北武汉模拟)甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验．已知重力加速度为g .(1)甲同学所设计的实验装置如图甲所示．其中A 为一质量为M 的长直木板，B 为木板上放置的质量为m 的物块，C 为物块右端连接的一轻质弹簧测力计．实验时用力将A 从B 的下方抽出，通过C 的读数F 1即可测出动摩擦因数．则该设计能测出____(选填“A 与B ”或“A 与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为____.(2)乙同学的设计如图乙所示．他在一端带有定滑轮的长木板上固定有A 、B 两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质传感器能显示挂钩处所受的拉力．实验时，多次改变砂桶中砂的质量，每次都让物块从靠近光电门A 处由静止开始运动，读出多组传感器示数F 及对应的物块在两光电门之间的运动时间t .在坐标系中作出F －1t 2的图线如图丙所示，图线的斜率为k ，与纵轴的截距为b ，与横轴的截距为c .因乙同学不能测出小车质量，故该同学还应该测出的物理量为____.根据该测量物理量及图线信息可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为____.【答案】(1) A 与B F 1mg (2)光电门A 、B 之间的距离x _ (3)2xbkg【解析】(1)对物体B 受力分析，水平方向受到两个力作用：A 对B 的摩擦力与弹簧测力计的拉力，二力平衡，所以该设计能测出A 与B 之间的动摩擦因数，由F 1＝μmg ，可得μ＝F 1mg. (2)根据牛顿第二定律可得F －μmg ＝ma ，A 、B 之间的距离x ＝12at 2，得F ＝μmg ＋2mx ·1t2，图线的斜率k ＝2mx ，纵轴的截距为b ＝μmg ，可得μ＝2xbkg .。

物块与斜面间的动摩擦因数为

物块与斜面间的动摩擦因数为
摘要：
一、动摩擦因数的定义与计算公式
二、物块与斜面间动摩擦因数的实验方法
三、动摩擦因数对物块在斜面上运动的影响
四、动摩擦因数的应用领域
正文：
动摩擦因数是一个描述物体在接触面上滑动摩擦力与垂直力的比值的物理量，通常用字母μ表示。

其计算公式为：μ= Ff/Fn，其中Ff表示滑动摩擦力，Fn表示垂直力。

物块与斜面间的动摩擦因数的实验方法如下：
1.准备实验器材：一个斜面（如木板或厚纸板）、一个物块（如砖块或铁块）、一个弹簧测力计。

2.将物块放在斜面上，使其与斜面成一定角度。

3.用弹簧测力计沿斜面方向施加一个力，使物块开始滑动。

4.记下弹簧测力计的读数F1。

5.将物块从斜面上取下，清洁斜面和物块，重复步骤2-4，得到弹簧测力计的读数F2。

6.根据公式μ = (F1 - F2) / (F2 * sinθ)，计算出动摩擦因数μ，其中θ为物块与斜面的夹角。

动摩擦因数对物块在斜面上运动的影响主要表现在：当物块施加的力小于
动摩擦力时，物块将保持静止；当物块施加的力大于动摩擦力时，物块将开始滑动。

此外，动摩擦因数还影响物块在斜面上的加速度、速度等运动状态。

动摩擦因数在许多领域都有广泛应用，如机械工程、土木工程、材料科学等。

工程师和科学家需要了解动摩擦因数，以便在设计机械设备、建筑结构和材料时，确保物块在斜面上的运动性能满足实际需求。

总之，物块与斜面间的动摩擦因数是一个重要的物理量，影响物块在斜面上的运动状态。

一种测定动摩擦因数的方法探究

一种测定动摩擦因数的方法探究动摩擦因数是指两个物体之间相互接触并发生相对运动时，所产生的摩擦力与法向压力之间的比值。

它是一个重要的物理参数，用于描述物体之间的摩擦现象。

目前常用的测定动摩擦因数的方法有很多，例如斜面实验法、牛顿环法、牛顿光圈法等。

下面我将介绍一种简单的测定动摩擦因数的方法，以探究其原理和应用。

实验所需器材：1. 水平桌面2. 金属块3. 弹簧测力计4. 倾斜角度仪5. 实验材料（如橡胶垫片、纸张等）实验步骤：1. 在水平桌面上放置金属块。

2. 将弹簧测力计固定在金属块上，并确保其刻度盘处于水平位置。

3. 将倾斜角度仪放置在金属块上，并调整其使金属块倾斜。

4. 在金属块和桌面之间插入实验材料（如橡胶垫片），并调整倾斜角度使金属块开始滑动。

5. 记录此时弹簧测力计的示数，并计算出摩擦力。

实验原理：在这种方法中，我们利用弹簧测力计测量金属块滑动过程中的受力情况。

当金属块开始滑动时，弹簧测力计所示的示数即为金属块所受的摩擦力。

根据力学知识，摩擦力等于法向压力乘以动摩擦因数。

我们可以通过测量摩擦力和法向压力来计算动摩擦因数。

实验注意事项：1. 确保实验平台水平，以减小实验误差。

2. 实验材料的选择应与实际应用场景相符，以确保测得的动摩擦因数具有实际参考价值。

3. 实验过程中可以进行多次测量，取平均值以减小随机误差。

实验拓展：1. 可以使用不同的实验材料进行测量，比较它们的动摩擦因数的差异。

2. 可以改变倾斜角度，探究动摩擦因数与倾斜角度的关系。

3. 可以将实验结果与理论计算值进行比较，以验证实验方法的准确性和有效性。

总结：通过这种简单的测定动摩擦因数的方法，我们可以实验测量得到相关的数据，从而计算出动摩擦因数，并探究其原理和应用。

这种实验方法简单易行，可以帮助我们更好地理解和应用动摩擦因数概念。