2016高三·物理·新一轮总复习【热点专题】系列4——测定动摩擦因数的三种方法
【高考总动员】2016届高三物理一轮复习课件实验4
(3)一先一后一按∶改变拉力和小车质量后，每次开始时 小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车， 且应在小车到达滑轮前按住小车． (4)作图∶作图时两轴标度比例要适当，各量须采用国际 单位，这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些．
2．误差分析 (1)因实验原理不完善引起误差．以小车、小盘和砝码整 体为研究对象得 mg＝(M＋m)a；以小车为研究对象得 F＝ M 1 Ma，求得 F＝ · mg＝ · mg＜mg m M＋ m 1＋M 本实验用小盘和砝码的总重力 mg 代替小车的拉力，而 实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．小盘和 砝码的总质量越小于小车的质量， 由此引起的误差就越小． 因 此，满足小盘和砝码的总质量远小于小车的质量的目的就是 减小因实验原理不完善而引起的误差．
(2) 为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于 木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码 的总质量 ________ 木块和木块上砝码的总质量． ( 填“远大 于”“远小于”或“近似等于”)
(3) 甲、乙两同学在同一实验室各取 一套图示装置放在水平桌面上，木块上 均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况 下研究加速度 a 与拉力 F 的关系，分别 得到图实42 中甲、乙两条直线．设甲、 乙用的木块质量分别为 m 甲、m 乙，甲、 图实42
(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测 量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．
考点一
实验原理及操作 (2013· 天津高考)某实验小组利用图示的装置
【例 1】
探究加速度与力、质量的关系．
图实41
(1)下列做法正确的是________．(填字母代号) A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持 平行 B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时， 将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上 C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调 节木板倾斜度
2016新课标名师导学新高考第一轮物理总复习课件：第2章 第2节 摩擦力
C.从第2张牌到第54张牌之间的牌可能发生相对滑动 D.第54张牌受到桌面的摩擦力方向与手指的运动方向 相反
【解析】第一张牌受到手指的静摩擦力和第二张
牌对它的滑动摩擦力，加速运动，合力方向与静摩擦
力方向相同，所以它受到手指的摩擦力的方向与手指
的运动方向相同.A错，设手指对扑克的压力为N，每 张扑克的质量为m，则第二张扑克受到第一张运动的 扑克的摩擦力f12＝μ(N＋mg)，而第3张扑克对第二张 扑克可提供的最大静摩擦力为μ(N＋2mg)，所以第二 张扑克不可能相对于第三张扑克滑动.同理，第3到第 54张扑克都不可能滑动，B对，C错；以下面第2到第 54张扑克为一个整体，受力平衡，f12和f桌等大反向， f12与手指运动方向相同，故f桌与手指运动方向相反， D对，选B、D.
B.加速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送 带向上
C.减速运动时，麻袋包受到的摩擦力一定沿传送 带向下
D.在向上运动的整个过程中，麻袋包受到的摩擦 力始终向上
【解析】加速向上运动时，由牛顿第二定律可知，
μmgcos α－mgsin α＝ma，其中滑动摩擦力一定沿 传送带向上，且大于 mgsin α，B 对，匀速向上运动
选择题：1～9题为单选，10～11题为多选. 1.一物体静止在斜面上如图所
示，当斜面的倾角θ逐渐增大而物 体仍静止在斜面上时，下列说法
正确的是( B ) A.物体所受重力和静摩擦力的合力逐渐增大 B.物体所受重力和支持力的合力逐渐增大 C.物体所受支持力和静摩擦力的合力逐渐增大 D.物体所受重力、支持力和静摩擦力的合力逐渐 增大
4.如图所示，水平桌面上平放着一副 扑克牌，总共54张，每一张牌的质量都相 等，牌与牌之间的动摩擦因数以及最下面
求动摩擦因数的公式
动摩擦因数的几种丈量方法之南宫帮珍创作高中物理实验中动摩擦因数的丈量方法进行分类整理如下：方法一：利用平衡条件求解.在学习过计算滑动摩擦力公式f=μN 之后, 可以利用平衡条件进行实验.例1：如图1所示, 甲、乙两图暗示用同一套器材丈量铁块P与长金属板之间的动摩擦因数的两种分歧方法.已知铁块P所受重力年夜小为5N, 甲图使金属板静止在水平桌面上, 用手通过弹簧秤向右拉P, 使P向右运动；乙图把弹簧秤的一端固定在墙上, 用力水平向左拉金属板, 使金属板向左运动.图1你认为两种方法比力, 哪种方法可行？你判断的理由是 . 图中已经把两种方法中弹簧秤的示数（单元：N）情况放年夜画出, 则铁块P与金属板间的动摩擦因数的年夜小是分析与解答：以铁块P为研究对象, 显然, 在甲图所示方法下, 弹簧秤对铁块P的拉力只有在铁块匀速前进时才即是滑动摩擦力的年夜小, 但这种把持方式很难保证铁块P匀速前进.而在乙图所示方法下, 不论金属板如何运动, 铁块P总是处于平衡状态, 弹簧秤的示数即是铁块所受滑动摩擦力的年夜小, 故第二种方法切实可行, 铁块所受摩擦力f=2.45N.由于铁块在水平方向运动, 其在竖直方向受力平衡, 故此时正压力在数值上即是铁块所受重力年夜小, 即N=5N, 由f=μN得方法二：利用牛顿运动定律求解例2：为了丈量小木块和斜面间的动摩擦因数, 某同学设计了如图2所示的实验：在小木块上固定一个弹簧秤（弹簧秤的质量不计）, 弹簧秤下吊一个光滑小球, 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, 弹簧秤的示数为F1, 放手后木板沿斜面下滑, 稳按时弹簧秤的示数为F2, 测得斜面的倾角为 , 由丈量的数据可以计算出小木板跟斜面间的动摩擦因数是几多？分析与解答：对小球, 当装置固定不动时, 据平衡条件有F1=mgsinθ①当整个装置加速下滑时, 小球加速度②, 亦即整体加速度, 所以对整个装置有a=gsinθ-μgcosθ得③把①、②两式代入③式得方法三：利用动力学方法求解例3：为丈量木块与斜面之间的动摩擦因数, 某同学让木块从斜面上端由静止开始匀加速下滑, 如图3所示, 他使用的实验器材仅限于（1）倾角固定的斜面（倾角已知）, （2）木块, （3）秒表, （4）米尺.实验中应记录的数据是 .计算动摩擦因数的公式是 = .为了减少丈量的误差, 可采纳的法子是.分析与解答：本题可从以下角度思考：由运动学公式知, 只要测出斜边长S和下滑时间t, 则可以计算出加速度.再由牛顿第二定律可以写出加速度的表达式 .将此式代入得动摩擦因数的表达式 .故本题谜底为：斜边长S和下滑时间t, 、屡次丈量取平均值方法四：利用纸带求解.借助打点计时器, 计算出加速度, 再由牛顿第二定律求解.例4：一打点计时器固定在斜面上某处, 一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下, 如图4, 图5是打出的纸带一段, 其中g为本地重力加速度.1．已知打点计时器使用的交流电频率为50HZ, 利用图2给出的数据可求出小车下滑的加速度a= m/s2.2．为了求出小车下滑过程中所受的阻力, 还需丈量的物理量有.3、用测得的量及加速度a暗示动摩擦因数的计算式为μ= 分析与解答：从纸带可以很方便计算出由牛顿第二定律可以写出加速度的表达式 , 可见, 还需要知道斜面倾角的正弦和余弦值.在此, 可以利用直尺测出斜面上任意两点间距离l及这两点的高度差h, 用l和h暗示函数值, 即, 化简得方法五：利用动能定理求解动摩擦因数例5：如图6所示, 小滑块从斜面极点A由静止滑至水平部份C 点而停止.已知斜面高为h, 滑块运动的整个水平距离为s, 设转角B处无动能损失, 斜面和水平部份与小滑块的动摩擦因数相同, 求此动摩擦因数.分析与解答：滑块从A点滑到C点, 只有重力和摩擦力做功, 设滑块质量为m, 动摩擦因数为μ, 斜面倾角为α, 斜面底边长S1, 水平部份长S２, 由动能定理得：mgh-μmgcosα? -μmgs2=0-0化简得：h-μs1-μs2=0 得μ=从计算结果可以看出, 只要测出斜面高和水平部份长度, 即可计算出动摩擦因数.例6：如图7所示的器材：木制轨道、其倾斜部份倾角较年夜, 水平部份足够长, 还有小铁块、两枚图钉、一条细线、一个量角器.设转角处无动能损失, 斜面和水平部份与小滑块的动摩擦因数相同.用上述器材测定小铁块与木质轨道间的动摩擦因数.请你设计实验步伐, 并推导出最后表达式.实验步伐：①将小铁块从倾斜轨道上的某点A由静止释放, 让其下滑, 最后停止在水平面上的B点.②用图钉把细线固定在释放点A与铁块最后静止点B之间, 并使线绷直.③用量角器丈量细线与水平面之间的夹角, 记为θ.分析与解答：借助上例思路, 不难得出最后结果为μ=tgθ方法六：利用功能关系.例7：为了只用一根弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ（设μ为定值）, 某同学经查阅资料知：一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为x至恢复到原长的过程中, 弹力所做的功为 , 于是他设计了如下实验：第一步：如图7所示, 将弹簧的一端固定在竖直墙上, 弹簧处于原长时另一端在位置 A.现使滑块紧靠弹簧将其压缩至位置B, 松手后滑块在水平桌面上运动一段距离, 达到C位置时停止.第二步：将滑块挂在竖直放置的弹簧下, 弹簧伸长后坚持静止状态.回答下列问题：（1）、你认为, 该同学应该用刻度尽直接丈量的物理量是（写知名称并用符号暗示）（2）、用测得的物理量暗示滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ的计算式μ=分析与解答：弹簧从A压缩到B点时, 贮存弹性势能Ep,设AB=S1, 则有Ep=当木块从B点由静止开始被弹开, 至它运动到C点停止为止, 在整个过程中, 要克服滑动摩擦力做功, 弹性势能全部转换为内能, 设BC=S2, 由功能关系有：①将滑块挂在竖直放置的弹簧下, 弹簧伸长后坚持静止状态时, 设弹簧伸长量为S3, 由胡克定律得mg=kS3 ②将②代入①得所以, 本题谜底为：（1）、该同学应该用刻度尺直接丈量的物理量是AB间距S1, BC间距S2, 将滑块挂在竖直放置的弹簧下, 弹簧伸长后坚持静止状态时, 弹簧伸长量为S3,（2）、用测得的物理量暗示滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ的计算式以上这些方法, 都可以通过学生缔造性思维想到的, 如果学生能做有心人, 并将其用到课题实验中去, 对学生能力的提高年夜有好处.。
动摩擦因数的求法
动摩擦因数的求法
动摩擦因数与接触面的材料、粗糙程度有关，对于一个确定的接触面而言，动摩擦因数是确定的。
动摩擦因数可以通过以下几种方法求得：
1.通过实验测定：通过实验测量两个接触面的摩擦力和正压力，然
后计算动摩擦因数。
2.查表法：查阅相关资料或手册，找到两个接触面的材料和粗糙度
对应的动摩擦因数。
3.经验公式法：根据大量的实验数据，总结出一些经验公式，用于
估算动摩擦因数。
4.理论计算法：根据分子间的相互作用力和接触面的微观结构，通
过理论计算得出动摩擦因数。
需要注意的是，动摩擦因数与接触面的温度、湿度、表面氧化程度等因素有关，因此在实际应用中需要注意控制实验条件和选择合适的测量方法。
测量动摩擦因数(课件)高考物理实验
实验原理
实验原理：滑动摩擦力与动摩擦因素关系 f μFN
FN 1.滑动摩擦力的测量：转化法，根据二力平衡，物体
匀速运动时，拉力的大小等于滑动摩擦力的大小
f
Fk
2.压力的测量：物体放在水平面上，根据二力平衡，
mg 静止时，接触面间的正压力等于物体的重力.
议一议： 以下哪个实验装置更合理？为什么？
实验原理
速度分别用m、μ和g来表示，则摩擦力
f=___μ_(m__0_+_m_)_g__ (用前面的物理量的字母表示) 。测得多组数据后，该同学描绘的f−m 图线如图丙所示，则他测得的动摩擦因 数μ=__0_.4___ (重力加速度g取10m/s2)。
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PART 04
误差分析及讨论
问题讨论及误差分析
误差分析：本实验误差来源哪里？
①木板不水平，导致正压力与重力不一定相等；细线没有调整到水平， 导致弹簧拉力与滑动摩擦力并不一定相等 ②因摩擦生热，随着多次测量，温度升高，导致动摩擦因数变化 ③环境误差:由于实验环境的温度、湿度等因素的影响,会导致测量结果 的误差。
测量动摩擦因数
《高考物理实验》
目录 01
目录
02 03
04 C实验仪器及步骤 数据分析及处理 误差分析及讨论 实验的典型例题
PART 01
实验目的及原理
实验目的
➢学习了解各种材料动摩擦因数的测定方法 ➢通过实验加深对动摩擦因数的理解 ➢通过实验测定不同材料之间的动摩擦因数，探究材料 之间的摩擦特性。
PART 05
实验的典型例题
实验的典型例题
【例题1】某同学用图甲所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。 跨过光滑定滑轮的细线两端分别与放置在木板上的木块和弹簧测力计相 连。
高中物理动摩擦因数的几种测量方法
动摩擦因数的几种测量方法新化一中 周应红江泽民同志在全教会上强调：“教育是知识创新、传播和应用的主要基地，也是培育创新精神和创新人才的摇篮”。
这对物理实验也具有指导意义。
我们进行物理实验就是要培养学生的创新能力、应用能力。
因此我们在实验中应多注意培养学生思维的创造力。
基于这样的认识，笔者就高中物理实验中动摩擦因数的测量方法进行分类整理如下： 方法一：利用平衡条件求解。
在学习过计算滑动摩擦力公式f=μN 之后，可以利用平衡条件进行实验。
例1：如图1所示，甲、乙两图表示用同一套器材测量铁块P 与长金属板之间的动摩擦因数的两种不同方法。
已知铁块P 所受重力大小为5N ，甲图使金属板静止在水平桌面上，用手通过弹簧秤向右拉P ，使P 向右运动；乙图把弹簧秤的一端固定在墙上，用力水平向左你认为两种方法比较，哪种方法可行？你判断的理由是 。
图中已经把两种方法中弹簧秤的示数（单位：N ）情况放大画出，则铁块P 与金属板间的动摩擦因数的大小是分析与解答：以铁块P 为研究对象，显然，在甲图所示方法下，弹簧秤对铁块P 的拉力只有在铁块匀速前进时才等于滑动摩擦力的大小，但这种操作方式很难保证铁块P 匀速前进。
而在乙图所示方法下，不论金属板如何运动，铁块P 总是处于平衡状态，弹簧秤的示数等于铁块所受滑动摩擦力的大小，故第二种方法切实可行，铁块所受摩擦力f=2.45N 。
由于铁块在水平方向运动，其在竖直方向受力平衡，故此时正压力在数值上等于铁块所受重力大小，即N=5N ，由f=μN 得49.0==Nf μ方法二：利用牛顿运动定律求解例2：为了测量小木块和斜面间的动摩擦因数，某同学设计了如图2所示的实验：在小木块上固定一个弹簧秤（弹簧秤的质量不计），弹簧秤下吊一个光滑小球，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，弹簧秤的示数为F 1，放手后木板沿斜面下滑，稳定时弹簧秤的示数为F 2，测得斜面的倾角为θ，由测量的数据可以计算出小木板跟斜面间的动摩擦因数是多少？分析与解答：对小球，当装置固定不动时，据平衡条件有F 1=mgsin θ ① 当整个装置加速下滑时，小球加速度mF F a 21-= ②，亦即整体加速度，所以对整个装置有a=gsin θ-μgcos θ得 θθμcos sin g a g -= ③ 把①、②两式代入③式得θθθθθμtg F F mg F g m F F m F g a g 122211cos cos cos sin ==--=-= 方法三：利用动力学方法求解例3：为测量木块与斜面之间的动摩擦因数，某同学让木块从斜面上端由静止开始匀加速下滑，如图3所示，他使用的实验器材仅限于（1）倾角固定的斜面（倾角θ已知），（2）木块，（3）秒表，（4）米尺。
高中物理力学实验 测定动摩擦因数
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）
测定动摩擦因数
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。
占地面积至少为
Sx
1 2
Rx2
2 3
4m2
10.0m2
040.江苏淮安市07—08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
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．
图2
方案三、 实验装置如图3所示： 实验步骤为： 1、用弹簧秤测出摩擦块的重力G； 2、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 秤处于静止状态，
根据平衡条件：F拉 F摩 ，正压力 FN G
动摩擦因数测量实验
动摩擦因数测量实验引言动摩擦因数是描述物体表面间相互作用的重要指标，对于摩擦力的研究和实际应用有着重要的意义。
本实验旨在通过测量动摩擦因数，探究不同材料之间的摩擦特性，并了解摩擦因数对物体的运动影响。
实验原理动摩擦因数是指当两个物体相互接触并相对移动时，两物体表面间摩擦力和垂直于表面的压力之比。
常用的测量方法包括平面摩擦实验和斜面摩擦实验。
在平面摩擦实验中，将一个物体放置在水平表面上，另一物体施加水平力使之相对滑动。
测量所需的数据包括施加力的大小、两物体表面的接触面积以及所施加力的方向。
根据两物体所受力的平衡关系，可以得到动摩擦因数的数值。
斜面摩擦实验则通过将物体放置在倾斜的平面上，使其自由滑动，测量所需的数据包括物体的质量、倾斜角度以及滑动的距离。
同样根据受力平衡关系，可以得到动摩擦因数的数值。
实验步骤1.准备工作：清洁实验平面和滑动物体表面，确保表面干净无杂质。
2.平面摩擦实验：–将实验平面倾斜一定角度，使得滑动物体能够自由滑动。
–将滑动物体放置在平面上，并施加水平力使其滑动。
–测量施加力的大小，记录实验数据。
–重复实验，改变滑动物体或实验平面的材料，记录实验数据。
3.斜面摩擦实验：–将实验平面倾斜一定角度。
–将滑动物体放置在倾斜平面上，使其自由滑动。
–通过测量滑动物体滑动的距离以及滑动过程中所用时间，计算滑动速度。
–根据所施加的力、物体质量以及滑动速度，计算摩擦因数。
–重复实验，改变滑动物体或实验平面的材料，记录实验数据。
4.数据处理和分析：–统计所有实验数据，并计算每组数据对应的摩擦因数。
–分析不同材料之间的摩擦因数差异。
–对实验结果进行讨论和解释。
5.结论：–总结实验结果，归纳不同材料之间的摩擦特性。
–分析实验中可能存在的误差来源，并提出相应改进方案。
实验注意事项•实验时保持实验环境干净，避免灰尘和杂质对实验结果的影响。
•实验中尽量减小误差，提高数据准确性。
•操作过程中应注意安全，避免发生意外情况。