测定动摩擦因数[1]

1、 复习精要复习精要 方案一方案一 方案二方案二 方案三方案三 001. 南京师大南京师大08届届物理之友物理之友力学力学 综合综合(一一)15 011. 08届启东市第一次调研测试卷届启东市第一次调研测试卷11 017. 例例1 040. 江苏淮安市江苏淮安市0708学年度第一次调查测试学年度第一次调查测试10 012. 湖北省黄冈中学湖北省黄冈中学08届届9月模拟考试月模拟考试 12 057. 广东省汕头市广东省汕头市2008年模拟考试年模拟考试15 gk012. 2008年高考理综宁夏卷年高考理综宁夏卷22 探究设计实验要求学生将自己掌握的物理知识和实探究设计实验要求学生将自己掌握的物理知

2、识和实 验技能创造性地应用到新的实验情境中，由题给条验技能创造性地应用到新的实验情境中，由题给条 件自行选定实验原理，确定实验方案，选择合适的件自行选定实验原理，确定实验方案，选择合适的 器材去研究物理现象，探究物理规律或测定物理量器材去研究物理现象，探究物理规律或测定物理量 的值的值。 如果实验有几个方案可供选择，要求学生能对几个如果实验有几个方案可供选择，要求学生能对几个 方案的优缺点进行比较，从各个实验方案中选择最方案的优缺点进行比较，从各个实验方案中选择最 佳方案进行实验，这佳方案进行实验，这有助于培养学生的探究创造能有助于培养学生的探究创造能 力。力。 下面以下面以“测定木块与木板间

3、的动摩擦因数测定木块与木板间的动摩擦因数”的实验的实验 为例进行分析：为例进行分析： 复习精要复习精要 通过探究知道步骤通过探究知道步骤2中拉力的数据是摩擦块在水平木中拉力的数据是摩擦块在水平木 板上做匀速直线运动的过程中直接读取的，其存板上做匀速直线运动的过程中直接读取的，其存 在三个缺陷：在三个缺陷： 图图1 方案一、方案一、 如图如图1所示装置所示装置 实验步骤是：实验步骤是： 1、用弹簧秤测定摩擦块的重力、用弹簧秤测定摩擦块的重力G。 拉拉F 2、用弹簧秤拉着摩擦块在水平木板上做匀速直线运、用弹簧秤拉着摩擦块在水平木板上做匀速直线运 动，测其拉力动，测其拉力 ， 3、用测量得到的滑动摩

4、擦力和正压力的关系来求动、用测量得到的滑动摩擦力和正压力的关系来求动 摩擦因数。摩擦因数。 GFN 摩摩拉拉FF 正压力正压力根据平衡条件：根据平衡条件： ， 匀速直线运动很难控制；匀速直线运动很难控制； 运动中数据不够准确；运动中数据不够准确； 无法研究在变速运动中滑动摩擦力是否改变。无法研究在变速运动中滑动摩擦力是否改变。 这样的设计可较好地控制摩擦块做匀速直线运动，但这样的设计可较好地控制摩擦块做匀速直线运动，但 其调节过程比较困难，而且用目测方法判断摩擦块是其调节过程比较困难，而且用目测方法判断摩擦块是 不是做匀速直线运动，缺乏可靠性，说服力不强，也不是做匀速直线运动，缺乏可靠性，说服

5、力不强，也 无法研究变速运动中滑动无法研究变速运动中滑动 摩擦力是否改变摩擦力是否改变,并且该实并且该实 验中因滑轮有摩擦对实验验中因滑轮有摩擦对实验 结果也会造成一定的影响。结果也会造成一定的影响。图图2 方案二、方案二、如图如图2所示：所示： 实验步骤实验步骤2是调节木板呈水平状态，然后往砝码盘是调节木板呈水平状态，然后往砝码盘 中添加砝码直到用手推一下摩擦块后，摩擦块能在中添加砝码直到用手推一下摩擦块后，摩擦块能在 木板上做匀速直线运动为止，木板上做匀速直线运动为止， 摩摩F 此时砝码与砝码盘的总重力此时砝码与砝码盘的总重力G与滑动摩擦力与滑动摩擦力 相等，相等， 2、用固定的弹簧秤拴住

6、摩擦块使其位于水平木板上，、用固定的弹簧秤拴住摩擦块使其位于水平木板上， 用重物通过滑轮来拉动木板运动，摩擦块与弹簧用重物通过滑轮来拉动木板运动，摩擦块与弹簧 秤处于静止状态，秤处于静止状态， 图图3 方案三、方案三、 3、用测得的滑动摩擦力的值和正压力的关系来求、用测得的滑动摩擦力的值和正压力的关系来求 动摩擦的因数。动摩擦的因数。 实验装置如图实验装置如图3所示：所示： 实验步骤为：实验步骤为： 1、用弹簧秤测出摩擦块的重力、用弹簧秤测出摩擦块的重力G； 摩摩拉拉FF GFN 根据平衡条件：根据平衡条件： ，正压力，正压力 该方案实验过程简单易行，能便于学生对滑动摩擦该方案实验过程简单易行

7、，能便于学生对滑动摩擦 力的性质做理性的理解。力的性质做理性的理解。 通过探究得出方案三有以下优点：通过探究得出方案三有以下优点： 变摩擦块运动为木板运动，解决了实验装置图变摩擦块运动为木板运动，解决了实验装置图1和图和图 2中控制摩擦块匀速直线运动的困难，也可演示滑动中控制摩擦块匀速直线运动的困难，也可演示滑动 摩擦力的大小与物体相对运动速度的大小无关；摩擦力的大小与物体相对运动速度的大小无关； 变研究对象（摩擦块）由运动平衡为静止平衡，变研究对象（摩擦块）由运动平衡为静止平衡， 变弹簧秤在运动中读数为在静止中读数，利于观察实变弹簧秤在运动中读数为在静止中读数，利于观察实 验现象，便于准确读

8、数；验现象，便于准确读数； 避免了实验装置避免了实验装置2中因滑轮有摩擦对实验结果产生中因滑轮有摩擦对实验结果产生 的影响。提高了实验的准确性和可靠性。的影响。提高了实验的准确性和可靠性。 15（13分）（分）（1）弹簧测力计、刻度尺、天平、量筒）弹簧测力计、刻度尺、天平、量筒 、电流表、电压表、多用电表等，都是中学物理实验、电流表、电压表、多用电表等，都是中学物理实验 中的常用仪器，虽然它们测量的物理量各不相同，但中的常用仪器，虽然它们测量的物理量各不相同，但 是它们却存在一些共性，例如，它们都有与被测物理是它们却存在一些共性，例如，它们都有与被测物理 量相关的单位量相关的单位,都存在测量的

9、量程等，这些仪器还具有都存在测量的量程等，这些仪器还具有 其他的一些共性的因素，请任意写出其中的两个其他的一些共性的因素，请任意写出其中的两个 。 （2）某同学在做测定木板与木块间的动摩擦因数的实）某同学在做测定木板与木块间的动摩擦因数的实 验时，设计了两种实验方案：验时，设计了两种实验方案： 方案方案A：木板固定：木板固定, 用弹簧秤拉动木块，如图用弹簧秤拉动木块，如图(a)所示；所示； 方案方案B：木块固定，用手拉动木板，如图：木块固定，用手拉动木板，如图(b)所示所示 001.南京师大南京师大08届届物理之友物理之友力学力学 综合综合(一一)15. 除了实验必需的弹簧秤、木板、除了实验必

10、需的弹簧秤、木板、 木块、细线外，该同学还准备了木块、细线外，该同学还准备了 质量为质量为200g的配重若干个。的配重若干个。 （g=10m/s2） F F (a) (b) 零刻度、分度值、测量时须估读零刻度、分度值、测量时须估读 等等 请根据上述数据画出木块所受摩擦力请根据上述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板和木块间动摩擦因数是 上述两种方案中上述两种方案中, ,你认为更合理的方案你认为更合理的方案 , ,原因是原因是 ； 该实验中应测量的物理量是该实验中应测量的物理量是 ； 该同学在木块上加放配重，改变木块对

11、木板的正压力该同学在木块上加放配重，改变木块对木板的正压力 ，记录了，记录了5组实验数据，如下表所示：组实验数据，如下表所示： 实验次数实验次数12345 配重配重(个数个数)01234 弹簧秤读数弹簧秤读数F/N0.501.001.501.802.50 木块重木块重G/N2.004.006.008.0010.00 G/N F/N B 不受木板如何运动的限不受木板如何运动的限 制制 木块的重力、木块的重力、 每次拉木板时木块和木板间的摩檫力每次拉木板时木块和木板间的摩檫力 解：解： 如图所示如图所示 0 2.04.06.08.010.0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 =0.

12、25 011.08届启东市第一次调研测试卷届启东市第一次调研测试卷11 11如图所示，质量不同的两个物体如图所示，质量不同的两个物体A和和B，用跨过，用跨过 定滑轮的细绳相连开始时定滑轮的细绳相连开始时B放在水平桌面上，放在水平桌面上，A离地离地 面有一定的高度，从静止开始释放让它们运动，在运面有一定的高度，从静止开始释放让它们运动，在运 动过程中动过程中B始终碰不到滑轮，始终碰不到滑轮，A着地后不反弹不计滑着地后不反弹不计滑 轮与轴间摩擦及绳子和滑轮的质量，用此装置可测出轮与轴间摩擦及绳子和滑轮的质量，用此装置可测出 B物体与水平桌面间的动摩擦因数物体与水平桌面间的动摩擦因数 在本实验中需要

13、用到的测量工具是在本实验中需要用到的测量工具是 ； 需要测量的物理量是需要测量的物理量是 ； （写出物理量的名称并用字母表示）（写出物理量的名称并用字母表示） 动摩擦因数动摩擦因数的表达式为的表达式为= B A 天平，刻度尺天平，刻度尺 A距地面的高度距地面的高度h， B在桌面上滑行的总距离在桌面上滑行的总距离s，A、B的质量的质量mA、mB 解见下页解见下页 B A 解：解： 设设A刚落地时速度为刚落地时速度为v，由动能定理，由动能定理， ghmv )mm(ghm BBAA 2 2 1 （1） A落地后落地后B做匀减速运动到做匀减速运动到0，由动能定理，由动能定理， )hs(gmvm BB

14、2 2 1 （2） 解解( (1)()(2) )得得: : hms )mm( hm ABA A cosmgFsinmg f 750 2 . l h R h tan 37 （1）沙堆表面上的沙粒受到重力、弹力和摩擦力）沙堆表面上的沙粒受到重力、弹力和摩擦力 的作用而静止，则的作用而静止，则 所以所以 （称为摩擦角）称为摩擦角） h R 解：解： 017.例例1： 建筑工地上的黄沙堆成圆锥形，而且不管建筑工地上的黄沙堆成圆锥形，而且不管 如何堆如何堆, 其角度是不变的。若测出其圆锥底的周长为其角度是不变的。若测出其圆锥底的周长为 12.5m，高为，高为1.5m，如图所示。，如图所示。 （1）试求黄

15、沙之间的动摩擦因数。）试求黄沙之间的动摩擦因数。 （2）若将该黄沙靠墙堆放，占用的场地面积至少）若将该黄沙靠墙堆放，占用的场地面积至少 为多少？（为多少？（ ）614 3 . xxx R.Rh750 32 4 1 3 1 RhRV 3 8 1 x RV RRx 3 2 2232 m010m42 2 1 .RS xx （2）因为黄沙是靠墙堆放的，只能堆成半个圆锥）因为黄沙是靠墙堆放的，只能堆成半个圆锥 状，由于体积不变状，由于体积不变,不变，要使占场地面积最小，不变，要使占场地面积最小， 则取则取Rx为最小，所以有为最小，所以有 根据体积公式，该堆黄沙的体积为根据体积公式，该堆黄沙的体积为 占地

16、面积至少为占地面积至少为 因为靠墙堆放只能堆成半个圆锥，故因为靠墙堆放只能堆成半个圆锥，故 解得解得 040.江苏淮安市江苏淮安市0708学年度第一次调查测试学年度第一次调查测试10 10（8分）某同学用铁架台将长木板倾斜支在水平分）某同学用铁架台将长木板倾斜支在水平 桌面上，组成如图（桌面上，组成如图（1）所示装置（示意图），测量）所示装置（示意图），测量 木块沿斜面下滑的加速度。所提供的仪器有长木板、木块沿斜面下滑的加速度。所提供的仪器有长木板、 木块、打点计时器（含纸带）、学生电源、米尺、木块、打点计时器（含纸带）、学生电源、米尺、 铁架台及导线、开关等。图（铁架台及导线、开关等。图（2

17、）是打点计时器打出）是打点计时器打出 的一条纸带，纸带上标注了几个计数点，相邻两个的一条纸带，纸带上标注了几个计数点，相邻两个 计数点间还有计数点间还有4个点没有标出，其中个点没有标出，其中S1=7.06cm、 S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm，则，则 （1）A点处瞬时速度的大小是点处瞬时速度的大小是 m/s； （2）纸带加速度的大小是）纸带加速度的大小是 m/s2（计算（计算 结果保留两位有效数字）；结果保留两位有效数字）； S3 A 图（图（2） S1S2 S4 0.74 0.64 （3）为了测定木块与长木板间的动摩擦因数，该同学）为了测定木块与长木板间的动摩擦因

18、数，该同学 还测量了斜面的高还测量了斜面的高h和斜面的长和斜面的长L，设加速度，设加速度a、重力、重力 加速度加速度g，则动摩擦因数的计算式是，则动摩擦因数的计算式是 （用（用 字母字母h、L、a和和g表示）表示） 长木板长木板 木块木块 纸带纸带 打点计时器打点计时器 图（图（1） （3）解：）解： macosmgsinmg L hL cos, L h sin 22 22 hLg aLgh 012.湖北省黄冈中学湖北省黄冈中学08届届9月模拟考试月模拟考试 12 11、如图（、如图（a），质量为），质量为M的滑块的滑块A放在气垫导轨放在气垫导轨B 上，上，C为位移传感器，它能将滑块为位移传感

19、器，它能将滑块A到传感器到传感器C的距的距 离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏 幕上显示滑块幕上显示滑块A的位移时间（的位移时间（s-t）图象和速率）图象和速率 时间（时间（v-t）图象。整个装置置于高度可调节的斜面）图象。整个装置置于高度可调节的斜面 上，斜面的长度为上，斜面的长度为l、高度为、高度为h。 （取重力加速度（取重力加速度g=9.8m/s2，结，结 果可保留一位有效数字）果可保留一位有效数字） l h C A B 图图(a) （1）现给滑块）现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度，一沿气垫导轨向上的初速度，A的的v-t图图 线如线

20、如图图(b) 所示。从图线可得滑块所示。从图线可得滑块A下滑时的加速度下滑时的加速度 a= m/s2 ,摩擦力对滑块摩擦力对滑块A运动的影响运动的影响 . (填填“明显明显,不可忽略不可忽略”或或“不明显不明显,可忽略可忽略”) （2）此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过）此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过 改变改变 ,可验证质量一定时可验证质量一定时,加速度与力成正比加速度与力成正比 的关系的关系;实验时通过改变实验时通过改变 ， , 可验证力一定时，加可验证力一定时，加 速度与质量成反比的速度与质量成反比的 关系。关系。 0.60.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.51

21、.11.00.90.80.7 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 v/(ms-1) t/s 图图 (b) 6不明显不明显,可忽略可忽略 斜面高度斜面高度h 滑块滑块A的质量的质量M及斜面高度及斜面高度h, 且使且使Mh不变不变 （3）将气垫导轨换成滑板）将气垫导轨换成滑板,滑块滑块A换成滑块换成滑块A,给滑块给滑块 A一沿滑板向上的初速度，一沿滑板向上的初速度，A的的s-t图线如图线如图图(c) 。图。图 线不对称是由于线不对称是由于造成的，通过图线可造成的，通过图线可 求得滑板的倾角求得滑板的倾角 (用反三角函数用反三角函数 表示表示)，滑块与滑板间的动摩擦因数，滑块与滑

22、板间的动摩擦因数 . 0.0 0.20.4 0.50.9 0.8 0.7 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 s/m t/s 0.60.10.31.0 0.7 0.8 0.9 1.0 图图(c) 滑动摩擦力滑动摩擦力 (3)解：解： 上滑时，上滑时，s1 =1/2 g(sin+cos)t12 下滑时，下滑时，s2=1/2 g(sin-cos)t22 代入图给数据代入图给数据 s1= s2=0.7m t1=0.4s t2=0.6s 解得解得sin=0.6 =0.3 =arcsin0.6 arcsin0.6 0.3 题目题目 057.广东省汕头市广东省汕头市2008年模拟考试年

23、模拟考试15 15（10分）现要测定木块与长木板之间的动摩擦因分）现要测定木块与长木板之间的动摩擦因 数，给定的器材如下：一倾角可以调节的长木板（如数，给定的器材如下：一倾角可以调节的长木板（如 图）、木块、计时器一个、米尺图）、木块、计时器一个、米尺 （1）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤：）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤： 让木块从斜面上方一固定点让木块从斜面上方一固定点D从静止开始下滑到斜从静止开始下滑到斜 面底端面底端A处，记下所用的时间处，记下所用的时间t 用米尺测量用米尺测量D与与A之间的距离之间的距离s，则木块的加速度，则木块的加速度 a D A B C 2 2 t

24、 s 用米尺测量长木板顶端用米尺测量长木板顶端B相对于水平桌面相对于水平桌面CA的高的高 度度h和长木板的总长度和长木板的总长度l设木块所受重力为设木块所受重力为mg，木，木 块与长木板之间的动摩擦因数为块与长木板之间的动摩擦因数为，则木块所受的，则木块所受的 合外力合外力F 计算求出计算求出的值的值 改变改变_, 重复上述测量和计算重复上述测量和计算 求出求出的平均值的平均值 _ ，代入测量值，代入测量值 根据牛顿第二定律，可求得动摩擦因数的表达式根据牛顿第二定律，可求得动摩擦因数的表达式 解：解： ma)hlh( l mg cosmgsinmgF 22 22222 2 hlgt sl hl

25、 h )hlh( l mg 22 22222 2 hlgt sl hl h 长木板的倾角长木板的倾角(或长木板顶端距水平桌面的高度或长木板顶端距水平桌面的高度) （2）在上述实验中，如果用普通的秒表作为计时器）在上述实验中，如果用普通的秒表作为计时器, 为了减少实验误差，某同学提出了以下的方案：为了减少实验误差，某同学提出了以下的方案： A选用总长度选用总长度l较长的木板较长的木板 B选用质量较大的木块选用质量较大的木块 C使木块从斜面开始下滑的起点使木块从斜面开始下滑的起点D离斜面底端更远离斜面底端更远 一些一些 D使长木板的倾角尽可能大一点使长木板的倾角尽可能大一点 其中合理的意见是其中合

26、理的意见是 （填写代号）（填写代号）A C 题目题目 gk012.2008年高考理综宁夏卷年高考理综宁夏卷22 、 22、物理小组在一次探究活动中测量滑块与木、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，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，上有一滑块，其一端与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时器使用的交流电源的频率为50 Hz开始实验时，开始实验时， 在托盘中放入适量在托盘中放入适量 砝码，滑块开始做匀加速砝码，滑块开始做匀加速 运动，在纸带上打出一系运动，在纸带上打出一系 列小点列小点 打点计时器打点计时器 滑块滑块 砝码砝码 托盘托盘 上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，上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，每相邻两计是计数点，