热点专题讲座测定动摩擦因数的四种创新方法

热点专题讲座(二)

测定动摩擦因数的四种创新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运动距离的测量．3．将动摩擦因数的测量转化为角度的测量．4．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．

(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s­h关系的图象.h/cm20.030.040.050.060.0s/cm19.528.539.048.056.5(3)实验测得A、B的质量分别为m＝0.40kg、M＝0.50kg.根据s­h图象可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数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”)．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(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运动距离的测量滑动摩擦力总是发生在两个相对运动的物体之间，要直接测量摩擦力的大小，往往有一定的困难．但根据能量关系往往可以转化为运动距离来进行测量．

在一次物理探究活动中，一位同学为测量滑块与皮带之间的动摩擦因数，实验装置设计如图所示．把底面涂有颜色的滑块从较长的皮带上的A端轻轻放下，然后随皮带一起运动，到达B点做平抛运动落至水平地面上的C点，观察发现滑块在皮带上留下一段痕迹．设皮带厚度不计，在转动过程中转速恒定且不打滑．(重力加速度g为已知量)(1)这位同学在操作中发现有下列器材：小滑块、皮带、皮带转动装置、电源、导线若干，为完成实验，该同学还需要的器材是：________________.(2)利用平抛运动规律，可求出皮带的速度，则需要测量的物理量有____________和____________，得皮带速度的表达式：v0＝________________.(3)该同学简要的实验步骤如下，合理的顺序为_____________________________________________．a．轻轻把滑块放在皮带上，使滑块在皮带上运动，直到两者相对静止，待滑块运动到B点后做平抛运动；b．关闭电源，测量出皮带上留下的痕迹x，测量出B点至水平地面的高度h和B、C两点间的水平距离s；c．安装器材，接通电源，使皮带以恒定速度运动．(4)根据(3)中测量的物理量得动摩擦因数的表达式为μ＝__________________.解析：(1)根据题意可得，在实验操作中还需要测量距离和高度，因此还需要的器材是刻度尺．

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θ；(4)小铁块与轨道间的动摩擦因数表示为μ＝tanθ.答案：见解析四、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加速直线运动时，若能测出物体的加速度，则根据牛顿第二定律就可求出动摩擦因数．

(2011·重庆高考)某同学设计了如图(甲)所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ.滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码的总质量为m.实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10m/s2.③实验得到a与m的关系如图(乙)所示，由此可知μ＝________(取两位有效数字)．③“－μg”相当于纵轴截距，在图线上取两点