高考物理一轮总复习 高考热点专题 测定动摩擦因数的三种方法课件 新人教版.ppt

高考热点专题 三 测定动摩擦因数的三种方法 热点概述 动摩擦因数是表示接触面粗糙程度的重要物理量 在近几年高考中 测定动摩擦因数的创新实验已成为热点 测定方法主要有以下三种 1 将动摩擦因数的测量转化为加速度的测量 2 将动摩擦因数的测量转化为角度的测量 3 将研究运动物体转化为研究静止物体 热点透析 一 将动摩擦因数的测量转化为加速度的测量当物体在水平面或斜面上做匀变速直线运动时 若能测出物体的加速度 则根据物体的受力情况和牛顿第二定律就可求出动摩擦因数 例证1 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 改变h 重复上述实验 分别记录几组实验数据 1 实验开始时 发现a释放后会撞到滑轮 请提出两个解决方法 2 请根据表中的实验数据作出s h关系的图像 3 实验测得a b的质量分别为m 0 40kg m 0 50kg 根据s h图像可计算出a木块与桌面间的动摩擦因数 结果保留一位有效数字 4 实验中 滑轮轴的摩擦会导致 的测量结果 选填 偏大 或 偏小 解析 1 为使a不撞到滑轮 应设法减小b落地瞬间a的速度 因而可以减小b的质量 增加细线的长度或增大a的质量 降低b的起始高度 2 如图 3 木块由p至o过程 对a b由牛顿第二定律得 mg mg m m a1 又 v2 2a1h木块由o至q过程 对a由牛顿第二定律得 mg ma2 又 v2 2a2s 解得 由图像得 1 解得 0 4 4 考虑到滑轮的摩擦力做负功 实验中要克服滑轮的摩擦力做功 造成实验结果偏大 答案 1 减小b的质量 增加细线的长度 或增大a的质量 降低b的起始高度 2 见解析图 3 0 4 4 偏大 二 将动摩擦因数的测量转化为角度的测量如图所示 小滑块从斜面顶点a由静止滑至水平部分c点停止 已知斜面高为h 滑块运动的整个水平距离为s 设滑块在b处无机械能损失 斜面和水平面与小滑块间的动摩擦因数相同 则由动能定理得mgh mgcos s1 mgs2 0 即mgh mgs 0 解得 tan 从计算结果可以看出 只要测出 角 就可以计算出动摩擦因数 例证2 在测定动摩擦因数的实验中 器材是各部分材质相同的木质轨道 如图所示 其倾斜部分与水平部分平滑连接 水平部分足够长 小铁块 两个图钉 细线 量角器 完成下列实验步骤 1 使小铁块从轨道上a点由静止滑下 记下小铁块在水平轨道上 时的位置b 2 用图钉把细线 3 用量角器测量 4 小铁块与轨道间的动摩擦因数表示为 解析 1 使小铁块从轨道上a点由静止滑下 记下小铁块在水平轨道上静止时的位置b 2 用图钉把细线拉紧固定在a b两点间 3 用量角器测量细线与水平轨道间的夹角 4 小铁块与轨道间的动摩擦因数表示为 tan 答案 见解析 三 将研究运动物体转化为研究静止物体当两个物体间存在相对滑动 且一个物体处于静止或匀速直线运动状态 则可应用平衡条件求出摩擦力的大小和正压力的大小 从而求出动摩擦因数 常规方法是研究匀速直线运动的物体 但匀速直线运动的实现比较困难 若转化为研究静止的物体 则实验效果要好得多 例证3 1 在一次课外探究活动中 某同学用如图甲所示的装置测量放在水平光滑桌面上的铁块a与长金属板b间的动摩擦因数 已测出铁块a的质量为1kg 金属板b的质量为0 5kg 用水平力f向左拉金属板b 使其向左运动 稳定时弹簧测力计示数如图所示 已放大 则a b间的动摩擦因数 g取10m s2 2 将纸带连接在金属板b的后面 通过打点计时器连续打下一些计数点 测量后的结果如图乙所示 图中几个相邻计数点的时间间隔为0 1s 由此可知水平力f n 解析 1 弹簧测力计的示数为2 5n 对a由平衡条件得f 2 5n 又有f mag 解得 2 由逐差法可得由牛顿第二定律得f f mba 解得f 3 5n 答案 1 0 25 2 3 5 热点集训 1 如图所示 为了测量两张纸之间的动摩擦因数 小明同学设计了图示实验 在木块a下底面和木板b上表面贴上待测的纸 b木板水平固定 砂桶通过细线与木块a相连 调节砂桶中砂的多少 使木块a匀速向左运动 利用天平测出砂桶和砂的总质量为m 以及贴纸木块a的质量为m 1 用以上方法可得两纸间的动摩擦因数的表达式为 2 在实际操作中 发现要保证木块a做匀速运动较困难 小华同学对这个实验进行了改进 他改进的方法是让木块a在水平固定的b木板上做匀加速直线运动 并用打点计时器和刻度尺测得其加速度a 根据小华的方法 测出的动摩擦因数 的表达式为 解析 1 木块a匀速运动 砂桶和砂的重力等于摩擦力 即f mg mg 解得 2 由牛顿第二定律得mg mg m m a 解得答案 1 2 2 物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数 实验装置如图 一表面粗糙的木板固定在水平桌面上 一端装有定滑轮 木板上有一滑块 其一端与穿过电磁打点计时器的纸带相连 另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接 打点计时器使用的交流电源的频率为50hz 开始实验时 在托盘中放入适量砝码 托盘和砝码总质量已知 滑块开始做匀加速运动 在纸带上打出一系列小点 1 如图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 7是计数点 每相邻两计数点间还有4个打点 图中未标出 计数点间的距离如图所示 根据图中数据计算的加速度a 保留三位有效数字 2 回答下列两个问题 为测量动摩擦因数 下列物理量中还应测量的有 填入所选物理量前的字母 a 木板的长度lb 木板的质量m1c 滑块的质量m2d 滑块运动的时间t 测量 中所选定的物理量时需要的实验器材是 3 滑块与木板间的动摩擦因数 用被测物理量的字母表示 重力加速度为g 与真实值相比 测量的动摩擦因数 选填 偏大 或 偏小 写出支持你的看法的一个论据 解析 本题考查用逐差法处理纸带的问题 用牛顿第二定律测动摩擦因数 1 对纸带的研究直接利用逐差法取平均值计算加速度 2 要测动摩擦因数 就要测出滑块受的