“测定动摩擦因数”实验的设计与开发

测定动摩擦 因数”实验的设计与开发

、实验 设计如何进行

1.依据实验目的，确定实验的理论依据

本实验目 的 是测量动摩擦因数，实验的理论依据为滑 动摩擦力公式 ， 其中 f 为滑动摩擦力， 为两物体间正 压 力.

2.依据实验理论依据，确定所要测量的物理量

根据，要 测量动摩擦因数，只要测量滑动摩擦力 f 及两

物体间正压力 即 可.

3.确定实验的原理

摩擦力的 测 量，原理主要是根据平衡法，即使物体受 到的摩擦力与 拉 力平衡，对拉力进行测量 .

4.制定实验方案，尝试选择实验方法及所需要的装置与

器材，对方案 进 行反思修正 .

方案 1 运用弹簧秤测压力与滑动摩擦力（以测 量书与

： 把书放在桌子上，水平拉弹簧秤，使书做 出弹簧秤示数F1.再用弹簧秤书吊起来，当书 候，读出弹簧秤示数 F2.

卩为动摩擦因数， 桌面间动摩擦 因数为例）

实验器材 ： 弹簧秤、书 .

实验操作 匀速运动，读 静止不动的时

实验数据 处 理： 反思与改 进 ：本实验原理简单，实验过程清晰，但误

原 因为书是否在做匀速直线运动很难确定 .可 ：书上粘上

一条纸带，让纸带穿过书后面的 根据纸带打点是否均匀来确

定书是否做匀速

实验数据 处 理： 进：该方案取材方便，贴近生

活，一把刻度 动摩擦因数 .但与方案 1 相似，目测木 块是 否 来 的误差也较大 .改进的方 法 类似于方案 1， 门来判断物体是否匀速运动，即在木块上固 在斜面上不同的位置固定两光电门，调整斜 木 块通过两光电门时间相等即可 .

方案 3 用力传感器测量动摩擦力大小（以测量 木块与 木板间动摩擦 因 数为例）

差较大，主要 进行如下改进

打点计时器， 运动. 方案 2 通过测量长度来测量压力与动摩擦力（ 以测量 木块与木板间 动摩擦因数为例）

实验器材 ：木块、木板、垫木、刻度尺 实验操作

动垫木的位置

能沿斜面匀速 ：将垫木搁置在木板下面组成一个斜面， ,改变木板的倾角 a,直到轻推木块， 运 动，测量此时斜面高度 h 及在斜面水平面

木块 上投影的长度 f.

反思与改 尺就可以测定 做

匀速运动带 也可以用光电

定一遮光条，

面倾角，直到

4

实验器材 ： 传感器和需要的相关软件、电脑、木块、

慢 向右拉木板，直到木板运动 .电脑采集信号

反思：本 方案优于方案 1、方案 2.方案 1、方案 2 中都

必须保证物体 做匀速直线运动，而本方案中用力拉木板， 不管板做什么 运动，传感器显示的力都等于摩擦力 . 二、实验 设计，一试身手

1. 给你一个弹簧秤、木块、细线、斜面、电火花打点计

时器、纸带， 设 计实验测量木块与斜面的动摩擦因数 2.某同学在做测定木板与木块间动摩擦因数的实验时， 计了两种实 验 方案：

方案A :木板固定，用弹簧测力计拉动木块，如图

(a) 所示；方案B :木块固定，用手拉动木板，如图

(b) 所示，除了实验必需的弹簧测力计绳子、长木板 、 砝码、天平 .

实验操作 ： 将实验器材按图 2 连接好，将传感器与电

后，由配套软 件自动生成摩擦力随时间变化的图象(图 3

所示) .用天平测出砝码和木块的总质 量 m.

实验数据 器对它们的拉 的力等于摩擦

处理：由于木块与砝码始终是不动的，传感 力与板

对木块摩擦力平衡，因此传感器显示 力.图象中，能看出摩擦力的变化过程，即摩

擦力都由零增 滑动摩擦力 f1 是不变的

大到最大静摩擦力，然后开始运动滑动，其

、木板、木块、

细线外，该同 学还准备了质量为 200 9 的配重若干 .

g=10m/s2 ）

（ 1）上述两种方案中，你认为更

，原因 是

2） 该实验中应测量的物理量是

3） 该同学在木块上加放配重，

参考答案 1.将细线的一端系在木块上，另一端系在弹簧秤的挂钩

上，在静止情 况下测出木块的重力 G.木块放在斜面上，用 弹簧秤沿平行 于斜面的方向向上拉动木块，用打点计时器 判 断木块是否 匀速运动，调整拉力大小，当木块做匀速运 动时， 记下弹簧秤的读数F.;同理用弹簧秤向下拉动木块， 记下木 块做匀 速运动时弹簧秤的读数

2. （1）方案 B 较好，因为实 验结果不受木板如何运动 的 限制，且

弹 簧测力计是静止的，较易读数 .（2）由木块受 力 平衡得 F 弹=，故该实验中应测量的物 理量是木块的重力、 每次拉木板时 弹簧的弹力 .（3）根据表中数据画出 木块所受 摩擦力和压力 的关系图象，由图象可求出木板和木块间动 摩擦因数是卩=0.25.

合理的方案是

改变 木块对木板的正 压力，记录了 5 组实验数据，如下表 所示： 请根据上 述 数据画出木块所受摩擦力 f 和压力的关系图

象；由图象可 求出木板和木块间动摩擦因数是