实验一测量静摩擦因数实验
“一把尺子测定动摩擦因数”的多种方案
“一把尺子测定动摩擦因数”的多种方案作者：孙李军来源：《中学物理·高中》2013年第09期高三力学实验复习时遇到这样的两道高考试题：题1 （2012年江苏）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（表1）.（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）请根据下表的实验数据作出s-h关系的图象.（3）实验测得A、B的质量分别为m=0.40 kg、M=0.50 kg.根据s-h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”）.题2 （2011年山东）某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案.如图3所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端.开始时小球和滑块均静止，剪短细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音.用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移x.（空气阻力对本实验的影响可以忽略）（1）滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为.（2）滑块与斜面间的动摩擦因数为.（3）以下能引起实验误差的是.a.滑块的质量b.当地重力加速度的大小c.长度测量时的读数误差d.小球落地和滑块撞击挡板不同时这两道实验题的原理来源于教材，但从实验的设计与考查上作了较大的创新，对引导中学物理实验探究教学有积极的指导意义.试题共同的特点是考查滑动摩擦力知识，且都用一把尺子就可以测定滑动摩擦因素，引起笔者极大的兴趣，并在教学中归纳出更多的“一把尺子测定动摩擦因数”方案.方案一力的平衡让沙从一定的高度落下，在地面上形成一圆锥形的沙堆，最终总会出现这样的现象，沙堆逐渐增高，底面积逐渐增大，但锥体母线与地面间的夹角θ却基本不变（如图4）.可以取沙堆表面的某一小部分沙子为研究对象，则有：mgsinθ=μmgcosθ，由此可得μ=tanθ=2HD，量出此时沙堆的高度H与底面直径D，便可算出沙与沙之间的动摩擦因数.方案二牛顿运动定律小木块从斜面顶端A由静止下滑，到达底端C（如图5），用直尺测出h、s和L，再用秒表测出木块从A到C的时间t，则木块与木板间的动摩擦因数也可以测量.由牛顿第二定律：a=mgsinθ-μmgcosθm，又由运动学公式s=12at2，解得μ=hL-2s2gLt2.方案三动能定理如图6所示，用相同的木板做成斜面AC和水平面CD，转角C处可做成圆弧，以防止在C处的碰撞.取一小木块m从A处由静止开始下滑，经C点后在D处停下，用直尺测得AB之高h和BD之长s，便可测定木块与木块间的滑动摩擦因数.对木块从A到C的全过程运用动能定理：WG+Wf1+Wf2=ΔEk，mgh+μmgcosθ·（hsinθ）·cos180°+μmg·（s-htanθ）·cos180°=0，μ=hs.方案四功能关系一劲度系数为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12kx2，为了只用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），可设计了如下实验：第一步：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（如图7）.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，到达C位置时停止.弹簧从A压缩到B点时，贮存弹性势能Ep，设AB=s1，则有Ep=12ks21.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：12ks21=μmgs2（1）第二步：将滑块挂在竖直放置的弹簧下，弹簧伸长后保持静止状态.设弹簧伸长量为s3，由胡克定律得mg=ks3（2）将（2）代入（1）得μ=s212s2s3.摩擦现象无处不有，要研究摩擦的规律，就要测定动摩擦因数.如何测定两物体之间的动摩擦因数？是简单又常见的问题，但如果在教学中把它逐步讨论、引申、拓展，对培养学生实验能力、发散思维及创造思维能力都是大有裨益的.。
对一道测动摩擦因数实验设计题的误差分析-江苏省新海高级中学
对一道测动摩擦因数实验设计方案的误差分析江苏省新海高级中学 李庆 222006测定动摩擦因数是高中物理的一个设计性实验，根据不同的原理可以有许多设计方案。
下面针对利用动能定理所设计的一个方案作误差分析。
如图1所示，小滑块从斜面顶点A 由静止沿ABC 滑至水平部分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 ，设滑块在转角B 处无动能损失，斜面和水平部分与小滑块的动摩擦因数相同，求此动摩擦因数。
滑块从A 点滑至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θ，斜面底边长S 1，水平部分长S 2，S = S 1 + S 2。
由动能定理得：0cos cos 21=-⋅-m gS S m g m gh μθθμ （1） 化简得：021=--S S h μμ 得：Sh S S h =+=21μ。
（2） 从计算结果可以看出，只要测出斜面高度h 以及整个水平部分长度S ，即可计算出动摩擦因数，而且动摩擦因数与斜面的倾角θ无关。
若将起点A 与终点C 连接起来，测出连线AC 与水平方向之间的夹角α，可得：μ= tan α。
于是，上面的设计方案就可变为下面的试验操作题：如图2所示的器材：木制轨道，其倾斜部分倾角较大，水平部分足够长，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，斜面和水平部分与小铁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。
请你设计实验步骤，并推导出最后表达式。
实验步骤是这样的：（Ⅰ）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C 点（这一过程可参见图1）（Ⅱ）用图钉把细线固定在释放点A 与铁块最后静止点C 之间，并使线绷直 （Ⅲ）用量角器测量细线与水平面之间的夹角，记为α。
借助上例思路，得出最后结果为：μ= tan α。
这一设计方案有一个前提条件，就是滑块在转角处无动能损失，最后的结果与斜面的倾角无关。
测量动摩擦因数(实验报告)(学生版)
测量动摩擦因数 试验报告试验日期：________ 班级:_________试验成员：___________________指导老师：__________一、试验名称：测量动摩擦因数 二、试验目的：1.学习了解各种材料动摩擦因数的测定方法2.通过试验加深对动摩擦因数的理解3.通过试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。
三、思索与猜测1.以下哪个试验装置更合理？为什么？四、试验原理滑动摩擦力与动摩擦因素关系N f μF1.滑动摩擦力的测量：转化法，依据二力平衡，物体匀速运动时，拉力的大小等于滑动摩擦力的大小2.压力的测量：物体放在水平面上，依据二力平衡，静止时，接触面间的正压力等于物体的重力.五、试验器材带定滑轮的长木板、木块、弹簧测力计、白纸。
六、试验步骤1.如下图，将带定滑轮的长木板水平放在桌面上，将绳子穿过滑轮一端系在木板上，另一端挂上适当的质量.2、将弹簧测力计一端固定在带滑轮的长木板上，另一端钩住木块，保证拉力水平。
3、释放重物，带动木板移动，木块跟随一起移动，待稳定后记录下弹簧测力计的速度，填入表格4、重复试验5次，屡次测量填入表格5、在长木板上贴上白纸，重复以上试验，测定不同材料之间的动摩擦因素6、在长木板上贴上毛巾，重复以上试验，记录数据七、数据记录表1八、试验结论九、误差分析1.本试验误差来源哪里？十、考前须知1.带定滑轮的长木板要水平放置，可以用水平仪放置两端，保证明验过程中保持水平，使得接触面的压力等于重力大小。
2.试验过程中要保证接触面洁净，以保证明验结果的精确性。
3.由于动摩擦因素与温度有关，试验过程尽量保持温度恒定，两次试验之间间隔肯定时间，减小摩擦生热给试验带来的影响。
木块与木板间的动摩擦因数的测定
木块与木板间的动摩擦因数的测定实验所需器材和材料：1. 木板2. 木块3. 配置平台4. 测力计5. 弹簧测量尺6. 填板尺7. 定标架实验步骤：1. 在实验平台上放置一个木板，并将它固定在平台上。
2. 将要测定摩擦力的木块放在木板上，调整木块的位置，使它们相对平衡。
3. 将测力计挂在木块上，自由端连接一根轻型弹簧测量尺。
4. 静态测试：逐渐增加测力计的拉力，当达到一个稳态时，记录测力计读数和弹簧测量尺的读数。
5. 动态测试：施加一个水平力使木块向前移动一段距离，并根据弹簧测量尺的读数记录木块的位移和测力计的读数。
将水平力逐渐增加，直到木块开始滑动，记录相应的测力计读数和弹簧测量尺的读数。
6. 重复进行多次测试，并对每一组数据求平均值。
7. 用公式μ = F / N计算出木块和木板间的动摩擦因数，其中F是木块运动时受到的摩擦力，N是木块受到的垂直支持力。
实验注意事项：1. 实验应在水平地面上进行。
2. 选用的测力计应能够测量实验中出现的力，而弹簧测量尺应精度高，并且长度应与木块运动时的位移相对应。
3. 木块应选用较大质量的块状木材，并在它与木板接触的表面上涂一层细沙或纸屑，以增加木块和木板间的摩擦力。
4. 进行多次测试，避免由于个别偏差的数据而影响结果的准确性。
实验结果和分析：在实验中，我们进行了多组测试，并通过数据的统计和计算，得到了木块与木板间的动摩擦因数。
通过拟合得到的数据，我们发现：1. 在静态测试时，测力计的读数与施加在木块上的力呈线性关系，即F=Kx+ C，其中K是弹簧力常数，C是常数。
2. 在动态测试中，木块开始滑动的瞬间，施加在木块上的水平力达到了某一个临界值。
当这个临界值达到一定范围后，木块就会开始加速运动。
3. 在静态测试时，木块与木板间的摩擦力一般比动态测试时的要大，这是因为在静态状态下，木块与木板之间的接触面积更大，摩擦力较大。
实验结果表明，木块与木板间的动摩擦因数会受到许多因素的影响，如接触面积、材料性质、表面粗糙度和受力状况等。
理论力学摩擦实验报告
理论力学摩擦实验实验报告姓名：***学号：*******时间：2012年10月11日星期四晚6:30——8:00摩擦现象在日常生活和工程中普遍存在，摩擦力的存在既有不利的方面，如阻碍物体运动，消耗能量，并磨损机件等；也能为人们所利用，如利用摩擦力传动和制动等。
所以研究摩擦力的性质就显得尤为重要，我们知道摩擦力与接触面的正压力成正比，这个系数就是摩擦因数，而且在滑动摩擦和静摩擦两种情况下的值不相同。
由于多数情况下，正压力、摩擦力、物体所受拉力三力不汇交，于是就有物体先滑动还是先翻到的差别。
所以我们本学期就在理论力学的学习过程中，加入的对摩擦性质的研究实验。
我们在10月11日晚上对静摩擦因数、动摩擦因数和物块的滑动和翻到等三项进行了研究。
一、实验目的1. 测量木与铁之间的静摩擦因数ƒs。
2. 测量木与铁之间的静摩擦因数ƒd。
3. 分别测量并验证木滑块在一定倾角的铁质滑道在上保持平衡时所加力的范围。
二、原理摘要1. 静摩擦因数的推导当滑道倾角为ϕ时，若物块恰好不滑下，则此时∑F x = 0：mg sinϕ -ƒ = 0∑F y = 0：N - mg cosϕ = 0又因为ƒ = Nƒs得ƒs = tanϕ2. 动摩擦因数的推导x方向：mg sinϕ = ƒ + may方向：N = mg cosϕ且ƒ = Nƒd解出动摩擦因数的计算公式为：ƒd = tanϕ−agcosϕ3. 物块在斜坡上的受力分析（1）上翻情况：以滑块的右下角为矩心,由于此时支持反力和摩擦力通过矩心，可列出物块的力矩平衡方= Fℎ程：P sinθℎ2得F =sinθP2（2）下滑情况：将物块所受的力分解到x和y两个方向。
∑F x = 0：P sinθ= F+ƒ∑F y = 0：mg cosθ=NN又因为摩擦定律：ƒ=ƒs三、仪器和装置1. MC50摩擦实验装置（包含光电门和加速度显示屏）2. 滑动摩擦小车（包括遮光板）3. 定滑轮4. 实验物块（用于翻到和滑动实验）5. 砝码托盘和砝码四、内容步骤1. 静摩擦因数的测量滑块木质的一面接触铁质滑道，缓慢增大滑道的倾角，先用自动增大按钮快速增大角度，然后用手动旋钮调节滑道的倾角，当滑块恰好不滑下时，记下此时滑道的倾角。
物理实验教案：测量动摩擦、静摩擦力
物理实验教案：测量动摩擦、静摩擦力。
一、摩擦力的基本概念摩擦力是指两个物体之间接触时，由于相互接触面的不规则程度使得两个物体之间产生的阻力。
摩擦力分为静摩擦力和动摩擦力。
静摩擦力是指两个物体之间没有相对运动时产生的阻力，大小等于外力作用在物体上的最大值，也就是说当外力小于等于静摩擦力时，物体是不会发生运动的。
动摩擦力是指两个物体之间有相对运动时产生的阻力，大小等于动摩擦系数与物体间法向压力的乘积。
动摩擦系数是指两个物体相对运动时，表面的抵抗程度，它的大小取决于两个物体之间的物理性质。
二、实验步骤与要求实验目的：通过本实验，学生们将会了解静摩擦力和动摩擦力的基本概念，掌握测量摩擦力的方法和技巧。
实验器材：平板、托盘、滑轮、滑轮支架、测力计、直尺、砝码，时钟。
实验步骤：1、在平板上安放一只托盘，再将滑轮支架固定在托盘上。
2、将砝码吊在滑轮上，让砝码自由垂直向下，此时测力计所测到的重量即为滑轮的重量。
3、移动砝码，使砝码所受的重力作用在水平方向上，这时，滑轮就会往前运动。
4、用直尺测量滑轮的运动距离，并记录下来所用的时间。
5、如需要测量静摩擦力，可以继续增大砝码，直到滑轮开始运动，这时，所增加的砝码就等于静摩擦力大小。
6、如果需要测量动摩擦力，可以将砝码继续增加，测量滑轮在运动时所受到的摩擦微弱数值，与此时所受摩擦力之和即为动摩擦力。
7、将测量所得的数据整理在表格中，并进行分析。
三、实验注意事项1、在实验时，一定要注意安全，避免砝码掉落造成人员伤害。
2、托盘的材质应该与平板的材质相同，以保证表面的摩擦力系数相同，不能使用与平板材质不同的箱子或塑料盘。
3、尽量保证滑轮在托盘上的平稳，以免摩擦力的测量受到干扰。
4、实验人员需要认真记录实验数据，并进行清晰的图表制作，以方便后续分析。
四、实验结果分析通过本次实验，我们可以得到一个或多个样本的静摩擦和动摩擦系数。
由于两对象表面之间的物理性质是变化的，因此在不同的实验中，同一物体的摩擦系数也会发生变化。
静摩擦力的应用
静 摩 擦 力 的 应 用
黄 宏
（ 四川 省江油 中学 ，四川 江油 ６ １０ ） ２７ １
［ 要】 静摩 擦 力是 高考必 考 内容 ，很 多同学 觉得 难理 解 ，难 解题 。 实际 上只要 你抓 住 它产 生 条件 ，它 的大 小 ，方 向 摘 决 定 因素 。那 么这 部 分 的知 识 就不 难理 解和 应 用 了。静摩 擦 力的产 生 条件 ：接 触 面是粗 糙 的 ； 两个物 体 互相接 触 且 相互 间
大对地 面 的压 力 ，等等 。其 目的都 是尽 量 增大地 面 对脚 底 的 最 大静摩 擦 力 ， 以夺取 比赛 的胜 利 。 通过以上的学习观察总结 出，最大摩擦力的大小取决两 物体 压 力和 表面 的粗 糙程 度 。 平 常见 到 的沙堆 好象 不起 眼 ，实 际上这 里 也涉 及静摩 擦 力 。 某研 究性 学 习小 组在 学 习了摩 擦 力之 后 ，通过 观察 沙 堆 的形 成测 出了沙粒 之 间 的动摩 擦 因数 。研 究 的过程 如 下 ： 研 究小 组通 过观 察 沙堆 的形 成过 程 可 以发现 ，由漏斗 落 下的
有挤 压 ；物 体 间有 相 对运 动 的趋 势 。静 摩擦 力的 方 向 ：跟 接 触 面平 行 或相 切 ，并 且跟 物体 相对 运 动趋 势 方 向相反 。静 摩擦 力的 大小不是 一个 定值 ，静 摩擦 力随实 际情 况 而 变，大 小在 零和 最大静 摩擦 力Ｆ 之 间。 ｍ ［ 关键 词】摩擦 力 高考 实验 拔河 沙堆 大 小方 向决 定 因素
解析1当圆锥体的母线与底面夹角达到一定角度时细沙不再下滑此时应有沙粒受到的最大静摩擦力与重力的向下分力平衡有所以要测量沙粒之间的动摩擦因数就须间接测出圆锥体的母线与底面的夹角测出测量沙堆的高度h和底面的周长s就能算出的正切算出沙粒之间的动摩擦因再看摩擦力大小的计算与应用例
摩擦力与摩擦系数的实验测定
摩擦力与摩擦系数的实验测定摩擦是我们日常生活中常常遇到的力，无论是走路、开车还是使用各种机械设备，摩擦都扮演着重要的角色。
而摩擦力正是由两个物体之间的接触面产生的力，当两个物体相对运动时，摩擦力会抵消掉一部分机械能，从而产生热能，并阻碍物体的运动。
在实验中，我们可以通过测定摩擦力和摩擦系数来了解不同物体之间的摩擦特性。
摩擦力的实验测定是一项基础物理实验，旨在研究两个物体之间的摩擦特性。
通常情况下，我们会利用水平面上的运动来进行实验。
首先，我们选取一块光滑的水平面，例如一块木板或金属板。
然后，在木板的一端放置一个物体，并利用力计来测定所施加的力。
接着，我们逐渐增加施加在物体上的力，直到物体开始运动。
这个开始运动的力值就是摩擦力。
为了保证实验的准确性，我们要多次重复实验并取平均值。
在实验过程中，我们可以使用公式F=μN 来计算摩擦力，其中 F 是摩擦力，μ是摩擦系数，N 是垂直于接触面的压力。
摩擦系数反映了两个物体之间的摩擦特性，它是用来衡量摩擦力与压力之间的比例关系。
摩擦系数的实验测定有很多方法，这里我们介绍一种较为常用的方法：倾斜面法。
倾斜面法是利用一个倾斜的平面来测定物体在施加力下的运动情况。
首先，我们选取一个倾斜面，将物体放置在倾斜面上，并记录下物体开始运动的倾斜角度。
利用三角函数的关系，我们可以计算出斜面的倾斜角度θ。
接下来，我们逐渐增加施加在物体上的力，直到物体开始运动。
我们可以测量到物体开始运动时的施加力F，同时我们还可以通过斜面的倾斜角度和物体的质量计算出施加在物体上的重力N。
最后，我们可以应用公式F=μN 计算出摩擦系数μ。
当然，摩擦系数的测定也受到一些限制和误差。
例如，实际物体的表面并非完全光滑，它们之间可能存在微小的凹陷和凸起，这些微观结构将影响到摩擦力的测量。
另外，实验中物体的质量、表面材质等也会对实验结果产生一定影响。
为了减小误差，我们可以采取多次实验并取平均值的方法，并且要注意选择相对平滑、一致的物体进行实验。
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实验一：测量静摩擦因数实验
一、实验目的
1、测量同种材质之间的静摩擦因数
2、测量不同材质之间的静摩擦因数
3、熟悉DHKF（一）型静动滑动摩擦、因数测试仪的使用
二、实验仪器
三、实验原理
如图当物体静止在斜面上时，由平衡条件可得：
f =mgsinθ
N=mgconθ
倾角增大，摩擦力也增大，最终滑块将发生滑动，此时的摩擦力称为最大静摩擦力f m 静摩擦因数:μj=f m/N=tanθ
四、介绍仪器结构及使用
通过课件介绍仪器结构和调试
五、实验步骤
1、如图安装好器材
2、调整二维水平器的可调水平螺钉，使气泡置于水平器的中心
3、在有机玻璃槽中放入不锈钢面板，并固定
4、将不锈钢滑片再放上玻璃槽
5、缓慢抬起升降手柄，直到有机玻璃槽不锈片刚开始滑动读出量角器此时的数值，即
为斜面的倾角θ
6、将槽中面板换成铝片、有机玻璃，将滑片换成铝片，有机玻璃，重复3—5的步骤，
得出三种材料不同组合的倾角θ（刚滑动时的）
七、思考题
1、还有什么方法可以测量静摩擦因素，说出需要器材和实验步骤。
2、最大静摩擦力可以大于重力吗？举例说明。