测定动摩擦因数PPT教学课件

题目
gk012.2008年高考理综宁夏卷22 Ⅱ、
22、Ⅱ、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50 Hz．开始实验时，
l
h 2sl
l 2 h2 gt 2 l 2 h2
（2）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： A．选用总长度l较长的木板． B．选用质量较大的木块． C．使木块从斜面开始下滑的起点D离斜面底端更远 一些． D．使长木板的倾角尽可能大一点． 其中合理只能堆成半个圆锥 状，由于体积不变,θ不变，要使占场地面积最小， 则取Rx为最小，所以有
hx Rx 0.75Rx
根据体积公式，该堆黄沙的体积为
V 1 R2h 1 R3
3
4
因为靠墙堆放只能堆成半个圆锥，故
V
1 8
Rx3
解得 Rx 3 2R
占地面积至少为
Sx
1 2
该方案实验过程简单易行，能便于学生对滑动摩擦 力的性质做理性的理解。
001.南京师大08届《物理之友》力学 综合(一)15.
15．（13分）（1）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
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
在托盘中放入适量 砝码，滑块开始做匀加速
打点计时器滑块
运动，在纸带上打出一系
砝码
列小点．
托盘
01 2 3 4 5
6
7
1.40 1.89 2.40 2.88 3.39 3.88
4.37 单位 cm
⑴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 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
（3）为了测定木块与长木板间的动摩擦因数，该同学
还测量了斜面的高h和斜面的长L，设加速度a、重力
加速度g，则动摩擦因数的计算式是
（用
字母h、L、a和g表示）．
（3）解： mg sin mgcos ma
sin h , cos
L
gh aL
g L2 h2
L2 h2 L
木块
打点计时器 纸带
测定动摩擦因数
测定动摩擦因数
复习精要 方案一 方案二 方案三
001. 南京师大08届《物理之友》力学 综合(一)15 011. 08届启东市第一次调研测试卷11 017. 例1 040. 江苏淮安市07—08学年度第一次调查测试10 012. 湖北省黄冈中学08届9月模拟考试 12 057. 广东省汕头市2008年模拟考试15 gk012. 2008年高考理综宁夏卷22 Ⅱ
解： 设A刚落地时速度为v，由动能定理，
mA gh
1 2
(
mA
mB
)v 2
mB
gh
（1）
A落地后B做匀减速运动到0，由动能定理，
1 2
mBv2
mB g(
s
h)
（2）
解(1)(2)得:
mAh
( mA mB )s mAh
B A
017.例1：建筑工地上的黄沙堆成圆锥形，而且不管 如何堆, 其角度是不变的。若测出其圆锥底的周长为 12.5m，高为1.5m，如图所示。
a＝ 0.495～0.497 m/s2；（保留三位有效数字）.
对纸带的研究直接利用逐差法取平均值计算加速度
a
(
s4
下面以“测定木块与木板间的动摩擦因数”的实验 为例进行分析：
方案一、 如图1所示装置 实验步骤是：
1、用弹簧秤测定摩擦块的重力G。 2、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 F拉 ，
根据平衡条件：F拉 F摩 ， 正压力 FN G
3、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。
长木板
图（1）
012.湖北省黄冈中学08届9月模拟考试 12
11、如图（a），质量为M的滑块A放在气垫导轨B 上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距
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A的位移－时间（s-t）图象和速率－
时间（v-t）图象。整个装置置于高度可调节的斜面
上，斜面的长度为l、高度为h。
代入图给数据
s1= s2=0.7m t1=0.4s t2=0.6s 解得sinθ=0.6 μ=0.3
θ=arcsin0.6
1.0 s/m
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2
t/s 0.1
0.00.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
计 数 点 间 还 有 4 个 点 没 有 标 出 ， 其 中 S1=7.06cm 、 S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm，则
（1）A点处瞬时速度的大小是 0.74 m/s；
（2）纸带加速度的大小是 0.64 结果保留两位有效数字）；
A
S1 S2 S3 S4
m/s2（计算 图（2）
量相关的单位,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
零刻度、分度值、测量时须估读等
。
（2）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：
方案A：木板固定, 用弹簧秤拉动木块，如图(a)所示；
方案B：木块固定，用手拉动木板，如图(b)所示．
木板上做匀速直线运动为止，
此时砝码与砝码盘的总重力G与滑动摩擦力 F摩 相等，
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
不是做匀速直线运动，缺乏可靠性，说服力不强，也
无法研究变速运动中滑动
摩擦力是否改变,并且该实
验中因滑轮有摩擦对实验
结果也会造成一定的影响。
图 (b)
（3）将气垫导轨换成滑板,滑块A换成滑块A',给滑块 A'一沿滑板向上的初速度，A'的s-t图线如图(c) 。图 线不对称是由于 滑动摩擦力 造成的，通过图线可
求得滑板的倾角θ＝ arcsin0.6
(用反三角函数
表示)，滑块与滑板间的动摩擦因数μ＝ 0.3 .
(3)解： 上滑时，s1 =1/2 g(sinθ+μcosθ)t12 下滑时，s2=1/2 g(sinθ-μcosθ)t22
μ ＝________l 2_h__h_2___g_t_2_2_ls_2l__h_2____ ，代入测量值 计算求出μ的值． ⑤改变_长__木__板__的__倾__角__(_或__长__木__板__顶__端__距__水__平__桌__面__的__高_,度)
重复上述测量和计算．
⑥求出μ的平均值．
解： F mg sin mgcos mg ( h l 2 h2 ) ma
改变 斜面高度h ,可验证质量一定时,加速度与力成正比
的关系;实验时通过改变 滑块A的质量M及斜面高度h，,
且使Mh不变
,
可验证力一定时，加
速度与质量成反比的
v/(ms-1)
3.0 2.5
关系。
2.0
1.5
1.0
0.5 0.0
t/s
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1
（1）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 为多少？（ 3 4 1.6）
解：（1）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
所以 mg sin θ Ff mg cos tanθ h 2πh 0.75
Rl
θ 37 （θ称为摩擦角）
h θ R
（取重力加速度g=9.8m/s2，结
果可保留一位有效数字）
B
h
CA
图(a)
（1）现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度，A的v-t图
线如图(b) 所示。从图线可得滑块A下滑时的加速度
a= 6 m/s2 ,摩擦力对滑块A运动的影响 不明显,可忽略 .
(填“明显,不可忽略”或“不明显,可忽略”)
（2）此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过
复习精要 探究设计实验要求学生将自己掌握的物理知识和实 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 器材去研究物理现象，探究物理规律或测定物理量 的值。
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 佳方案进行实验，这有助于培养学生的探究创造能 力。
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μ． ⑴在本实验中需要用到的测量工具是天平，刻度尺；
需要测量的物理量是 A距地面的高度h， ；
B在桌面上滑行的总距离s，A、B的质量mA、mB （写出物理量的名称并用字母表示） B
⑵动摩擦因数μ的表达式为μ=
．
A
⑵解见下页
通过探究知道步骤2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 在三个缺陷：
⑴匀速直线运动很难控制；
⑵运动中数据不够准确；
图1
⑶无法研究在变速运动中滑动摩擦力是否改变。
方案二、 如图2所示： 实验步骤2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
图2