测定动摩擦因数的方案 .doc

当两个物体间存在相对滑动，且有一个物体处于
专 静止或匀速直线运动状态时，可应用平衡条件求出摩擦
家
专 力的大小和正压力的大小，从而求出动摩擦因数。研究
题
讲 物体匀速运动的常规方法，很难实现物体匀速运动，实
座
章 末 达 标 验 收
验误差较大，可采用将其转化为研究静止物体的方法提
高实验效果。
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章末专题与达标验收
－μmgh＝12(M＋m)v2，B 落地后以木块 A 为研究对象，有
专 家 专 题 讲 座
－μmgs＝0－12mv2，代入已知数据 M＝0.5 kg，m＝0.4 kg， 解得 s＝5－9μ4μh，其图象的斜率 k＝5－9μ4μ，由 s－h 图象解
章 末 达 标 验 收
得直线的斜率 k＝3470，联立解得木块与桌面间的动摩擦因数
置时速度不为零，若使A不撞到滑轮应减小绳子的拉力，即
减小B的质量；或增加细线的长度使木块A的初始位置远离
专 家 专 题 讲 座
滑轮。 (2)利用描点作图法画出s－h的图象，图象如图所示。
章 末 达 标 验 收
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(3)在 B 下落 h 的过程中，对系统利用动能定理得 Mgh
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专
测定动摩擦因数的方案
家
专 题
滑动摩擦力是高考常考的作用力之一，其公式Ff＝
讲 座
μFN中的动摩擦因数是表示接触面粗糙程度的重要物理
章 末 达 标 验 收
量，在近年高考中，测量动摩擦因数的创新实验逐渐增
多，针对这种新情况对常见的一些测量方案设计如下。
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方案1：将研究运动物体转化为研究静止物体
压力，记录了5组实验数据，如下表所示：
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实验次数
1
2
3
4
5
配重(个数)
0
1
2
3
ห้องสมุดไป่ตู้
4
专 弹簧测力计读
家
0.50 1.00 1.50 1.80 2.50
专
数/N
题
讲
木块重/N 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00
座
章 末 达 标 验 收
请根据上述数据画出木块所受摩擦力和压力的关
实验中，当木块A位于水平桌面上的O点时，重物B刚好
专 接触地面。将A拉到P点，待B稳定后静止释放，A最终
家
专 滑到Q点。分别测量OP、OQ的长度h和s。改变h，重复
题
讲 上述实验，分别记录几组实验数据。
座
章 末 达 标 验 收
图2
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(1)实验开始时，发现A释放后会撞到滑轮，请提出
章 末 达 标 验 收
(2)图见解析
(3)0.4 (4)偏大
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方案3：将动摩擦因数的测量转化为角度的测量
如图 4 所示，小滑块从斜面顶点 A 由
专 家 专 题 讲 座
静止滑至水平部分 C 点而停止。已知斜面
高为 h，滑块运动的整个水平距离为 x，设
图4
转角 B 处无动能损失，斜面和水平部分与小滑块的动摩擦
专
摩擦力总是发生在两个相对运动的物体之间，要直
家
专 接测量摩擦力的大小，往往有一定的困难。但根据能量关
题
讲 系可以转化为运动距离来进行测量。
座
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[典例2] (2012·江苏高考) 为测定木块与桌面之间
的动摩擦因数，小亮设计了如图2所示的装置进行实验。
两个解决方法。
专
家
(2)请根据下表的实验数据作出s－h关系的图象。
专
题 讲
h(cm) 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0
座
s(cm) 19.5 28.5 39.0 48.0 56.5
章 末 达 标 验 收
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专
家
图3
专
题
(3)实验测得A、B的质量分别为m＝0.40 kg、M＝
系图象；由图象可求出木板和木块间动摩擦因数是
__________。
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[解析] (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。
专 家
(2)由木块受力平衡得F弹＝Ff，故该实验中应测量
专 的物理量是木块的重力、每次拉木板时弹簧的弹力。
题
[典例1] 某同学在做测定木板与木块间动摩擦因数 的实验时，设计了两种实验方案：
专 家 专 题 讲 座
章
末
达
图1
标
验
方案A：木板固定，用弹簧测力计拉动木块，如图 收
1(a)所示；
方案B：木块固定，用手拉动木板，如图1(b)所示。
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除了实验必需的弹簧测力计、木板、木块、细线外，
因数相同，则可求得动摩擦因数 μ＝hx＝tan θ。
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从计算结果可以看出，只要测出 θ 角，即可计算出动
摩擦因数。
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[典例3]如图5所示的器材是：木质轨
道(其倾斜部分与水平部分能平滑连接，
水平部分足够长)、小铁块、两个图钉、
专
图5
家 细线，量角器。完成下列实验步骤：
讲
(3)根据表中数据画出木块所受摩擦力和压力的关
座
章 末 达 标 验 收
系图象如图所示，由图象可求出木板和木块间动摩擦因
数是μ＝0.25。
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专 家 专 题 讲 座
[答案] 见解析
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方案2：将摩擦力的直接测量转化为运动距离的测量
该同学还准备了质量为200 g的配重若干个。(g＝10 m/s2)
专
(1)上述两种方案中，你认为更合理的方案是
家 专
________，原因是______________________；
题 讲
(2)该实验中应测量的物理量是__________；
座
(3)该同学在木块上加放配重，改变木块对木板的正
章 末 达 标 验 收
讲
座 0.50 kg。根据s－h图象可计算出A木块与桌面间的动摩
章 末 达 标 验 收
擦因数μ＝________。(结果保留一位有效数字)
(4)实验中，滑轮轴的摩擦会导致μ的测量结果
________(选填“偏大”或“偏小”)。
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[解析] (1)木块A撞到滑轮是因为木块A运动到滑轮位
μ＝0.4。
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(4)由于滑轮轴有摩擦，所以(3)中表示出的摩擦力
μmg实际是A与桌面的摩擦力加上滑轮轴的摩擦力，即
专 μmg＝μAmg＋f轴>μAmg，所以滑轮的摩擦会导致μ的测
家 专
量结果偏大。
题 讲
[答案] (1)减小B的质量；增加细线的长度(或增大
座 A的质量；降低B的起始高度)