实验题中动摩擦因素的测量方法

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时间:2018-07-21

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1、实验题中动摩擦因素的测量方法 一、根据基本公式进行测量  例1 用弹簧测力计测定一个木块A和木块B间的动摩擦因素μ,有如图所示装置,问:若A、B的重力分别为100N和150N,图中弹簧测力计读数为60N(当A被拉动时),FA=100N,求A、B间的μ。    分析:要A、B间的动摩擦因素,必须先确定研究对象,分析其受的弹力和滑动摩擦力的大小。对B来说,B处于静止的状态。B受到的摩擦力与弹簧的弹力相等。Ff=F=60N,FN=150N,据Ff=μFN知:A、B间的摩擦因素。   点评:这是利用滑动摩擦力的计算公式求动摩擦因素的,这种方

2、法要比直接拉B物体要好的多,直接拉B物体很难控制其做匀速运动。   二、根据动力学知识进行测量   例2 像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图2所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用图所示装置测量滑块和长1m左右的木块间的动摩擦因数,图中MN是水平桌面,Q是木板与桌面的接触点,1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出。此外在木板顶端的P点还悬挂着一个铅锤,让滑块从木板的顶端滑下,光电

3、门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为s和s,挡光片的宽度d=1.0cm。    (1)滑块通过光电门1的速度v1=       m/s,滑块通过光电门2的速度v2=       m/s。若光电门1、2的距离为L=21.0cm,则滑块的加速度为       。   (2)若仅提供一把米尺,已知当地的重力加速度为g,为完成测量,除了研究v1.v2和两个光电门之间的距离L外,还需测量的物理量是              (说明各量的物理意义,同时指明代表物理量的字母)。   (3)用(2)中各物理量求解动摩擦因数的表达式μ=   

4、             (用字母表示)。   分析:这是典型的匀变速直线运动的研究题。由于挡光片的宽度很小,认为物体通过挡光片的平均速度就是通过瞬时速度。根据两点速度和时间,就可以根据速度与时间的关系求出加速度。再由牛顿运动定律求出摩擦力,进而求出μ。(1)省略。假设PQ与MN之间的夹角为。根据运动学知识,。又根据牛顿运动定律知,,,可得,,分析此式要求出μ,还需知道,所以还要测P点到桌面高度h;重锤在桌面上所指的点与Q点的距离a;斜面的长度b。,,所以。   例3 如图为了测定小木板和斜面间的动摩擦因数,某同学设计了如下的实验。

5、在小木板上固定一个弹簧测力计(质量不计),弹簧测力计下端吊一个光滑小球,将木板连同小球一起放在斜面上,如图所示.用手固定住木板时,弹簧测力计的示数为F1,放手后木板沿斜面下滑,稳定时弹簧测力计的示数为F2,测得斜面倾角为θ,由测得的数据可求出木板与斜面间的动摩擦因数是多少?    分析:当用固定住木板时,弹簧测力计的示数为F1,这时小球合力为零。所以设小球的质量为m,有,当放手后木板沿斜面下滑时,认为小球和木板的运动情况相同。   所以有,对于小球,,又这三个式子可以求出。   三、根据动能定理知识进行测量   例4 如图4某同学为

6、了只用一根弹簧、一把刻度尺和一根细线,测定某滑块与水平桌面间的滑动摩擦系数μ(设μ为定值),经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为x至恢复到原长过程中,弹力所做的功为kx2/2。于是他设计了下述实验:第一步,如图所示,将弹簧一端固定在竖直墙上,使滑块紧靠弹簧将其压缩,松手后滑块在水平桌面上滑行一段距离后停止;第二步,用细线将滑块挂在竖直放置的弹簧上,弹簧伸长后保持静止状态。    (1)你认为,该同学应该用刻度尺直接测量的物理量是(写出名称并用符号表示):________________________________。  

7、 (2)用测得的物理量表示滑块与水平桌面滑动摩擦系数μ的计算式:μ=__________。   分析:由功能关系可知,弹性势能等与摩擦力做的功。有,根据此式就能够求出μ了。所以应该测量弹簧被压缩的长度x1,滑块滑行的距离S,弹簧悬挂滑块时伸长的长度x2,  ,由这两个式子得到。   例5 如图5所示的器材是:木质轨道(其倾斜部分倾角较大,水平部分足够长)、小铁块、一根细线、一个量角器。只用上述器材就可以测定小铁块和木质轨道间的动摩擦因数。    实验步骤是:   a.将小铁块从倾斜轨道上的一固定位置由静止释放,让小铁块能下滑到水平轨

8、道上;   b.用图钉把细线钉在小铁块运动的起点、终点处并拉直;   c.用量角器测量                        (先用文字说明再用字母表示)则小铁块与木质轨道间的动摩擦因数可表示为=               

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