测定动摩擦因数
高中物理测定动摩擦因数的4种方法课件.ppt
方法 1 利用平衡条件测定动摩擦因数 [例 1] 在利用平衡的思想来测定滑块与长木板之间的动摩 擦因数时，甲、乙两同学分别完成了如下的操作： 如图 1，同学甲将长木 板固定在水平地面上，一 带有拉力传感器的滑块放在长木板上，用一水平向右的拉力拉 动滑块使其向右做匀速直线运动，并读出拉力传感器的示数； 如图 2，同学乙将滑块与长木板叠放在一起，将拉力传感器 固定在竖直墙壁上，其另一端拴接在滑块上，现用一水平外力 拉动长木板，稳定时读出拉力传感器的示数。
[解析] (1)同学甲的方案：只有当滑块 匀速运动时，拉力才与摩擦力大小相等，对 操作要求较高且易造成误差。同学乙的方 案：拉动木板时，滑块受到向右的摩擦力， 由于滑块相对地面静止，因此摩擦力大小与 拉力传感器的示数相等，不受木板如何运动 的限制，且操作方便、读数更准确。
(2)作图时，由于滑块所受摩擦力 Ff 与压力 FN 成正比，所 绘图线应是过原点的直线，见答图，根据图线易知 μ＝0.25。
[答案] (1)同学乙 不受木板如何运动的限制(或摩擦力的 测量更方便、准确) (2)如图所示 0.25
[名师指津] 本实验利用物体的平衡来测定动摩擦因数，其中 同学甲匀速拉动长木板上的滑块，而匀速拉动滑块不 易操作；同学乙是保持滑块与拉力传感器不动，拉动 下面的长木板，待稳定时拉力传感器的读数即滑动摩 擦力的大小。
本实验的优点在于避开了测加速度，利用力的 平衡条件，通过对滑块的受力找出与摩擦力平衡的外 力的大小，建立关系式即可求解。
方法 2 利用动力学观点测定动摩擦因数 [例 2] (2015·全国卷Ⅱ)某同学用图(a)所示的实验装 置测量物块与斜面之间的动摩擦因数。已知打点计时器所 用电源的频率为 50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一 部分如图(b)所示，图中标出了五个连续点之间的距离。
动滑动摩擦因数测定实验报告
动滑动摩擦因数测定实验报告日期班级学号姓名一.实验目的：1.了解并掌握动滑动摩擦因数测定仪的使用方法及其原理2. 利用测定仪测量各种材料之间的动滑动摩擦因数二.实验原理及动滑动摩擦因数测试仪的使用方法1.如图1-1，试块A，它的两边a、b的间距为S1、倾角为β的被测材料B、装于斜面上的光电管L1、L2，D为CDY-1计量计数器，滑块A以一定的速度沿倾角为β的斜面下滑，经过两光电管，计数器记下各项数据：t1--滑块A经过光电管L1时路程S1的时间;t2--显示滑块A经过光电管L2时路程S1的时间;t3--从L1到L2路程所需的时间; t4=t3+(t2-t1)将以上数据代入动滑动摩擦因数计算公式，即可求得动滑动摩擦因数2.动滑动摩擦因数计算公式推导：如图1-2，根据受力分析ΣY = 0 N = mg cosβ (1)ΣX =ma ma = mg sinβ - f N (2)将（1）代入（2）得： f = tanβ - a/(gcosβ) (3)平均加速度a=(v2-v1)/t4 =(t1-t2)S1/t1t2t4 (4)将（4）代入（3）得：f = tanβ -S1(t2-t2)/gt1t2t4cosβ上式即为动滑动摩擦因数计算公式三.实验方法和步骤1.将待测的两种材料分别固定在滑块A和滑板B上，调节斜面的倾角，并使其保持一定的倾角β以便保持滑块A能以适当的加速度下滑；量取斜面角度β2.打开智能加速仪的电源开关，等待数字显示值稳定（5.00）。
3.将试验选择为直线。
4.按下work键，开始正式实验：让滑块A从斜面上下滑，智能速度加速仪即可记录滑块A 的a边和b边分别经过光电门Ⅰ和光电门Ⅱ的时间间隔，按Δt1键，显示的数值即为滑块a和b边经过光电门Ⅰ的时间t1，按一下Δt2，即为经过光电门Ⅱ的时间t2，按Δt3显示的数值即为滑块从L1到L2所需的时间t3，记录每个数据并填入记录表中，并按公式计算相应的t4和动滑动摩擦因数f。
测定动摩擦因数的三种方法
第14页
金版教程 ·高三一轮总复习 ·物理
由图象可测出木块和木板间的动摩擦因数是________。
必考部分 第二章 热点专题系列(四)
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解析：实验方案的选择要利于测量、操作，所以选择B方 案；拉动水平木板在木块下运动，木块保持静止，根据平衡条 件可得：F弹＝Ff＝μFN，由此确定需要测量的物理量为木块的 重力、每次拉木板时木块和木板间的摩擦力；作图时，由于木 块所受摩擦力Ff与压力FN成正比，所绘图线应是过原点的直 线，因此，作图时一定注意直线过原点，且使测量数据所描点 均匀分布在直线两侧。
必考部分 第二章 热点专题系列(四)
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金版教程 ·高三一轮总复习 ·物理
回答下列问题： (1)测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 数如图(b)所示，其读数为________cm。 mm)的示
必考部分 第二章 热点专题系列(四)
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(2)物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a＝ ________。 (3)动摩擦因数μ可用M、m、 a 和重力加速度g表示为μ＝ ________。 (4)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于 ________(填“偶然误差”或“系统误差”)。
面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下：
必考部分 第二章 热点专题系列(四)
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金版教程 ·高三一轮总复习 ·物理
①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m； 用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距 离 s； ②调整轻滑轮，使细线水平； ③将物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分 别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB，求 出加速度a； ④多次重复步骤③，求a的平均值 a ； ⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ。
高一物理必修1 动摩擦因数的几种测量方法
高一物理必修1 动摩擦因数的几种测量方法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，用力水平向左拉金属图1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 m g 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
测定动摩擦因数的三种方法
【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
（3）木块由P至O过程，对A、B由牛顿第二定律得：Mg-μmg= （M+m）a1,又：v2=2a1h 木块由O至Q过程，对A由牛顿第二定律得：μmg=ma2,又：
【例证1】（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
1对纸带的研究直接利用逐差法取平均值计算加速度ssssssa9t2要测动摩擦因数就要测出滑块受的拉力n托盘和砝2要测动摩擦因数就要测出滑块受的拉力n托盘和砝276543220497ms???????码质量已知和滑块的质量
热点专题系列(三)
测定动摩擦因数的三种方法
【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
【解析】（1）木块A匀速运动，砂桶和砂的重力等于摩擦力， 即f=mg=μMg，解得 m 。
M
（2）由牛顿第二定律得mg-μMg=(M+m)a，
解得
mg M m a Mg 答案：（1） m M 。
（2）
mg M m a Mg
2.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，其一端与穿过电磁打点计时
一种测定动摩擦因数的方法探究
一种测定动摩擦因数的方法探究【摘要】本文主要探讨了一种测定动摩擦因数的方法。
在引言部分中介绍了动摩擦因数的概念、研究背景和意义以及已有的研究现状。
在正文部分中，详细介绍了选择实验装置和材料的方法，确定测定动摩擦因数的具体步骤，进行实验操作并进行数据处理和分析，最后讨论实验结果。
结论部分总结了实验结果，评价了测定方法的优缺点，并展望未来的研究方向。
通过本文的研究，我们可以更加全面地了解动摩擦因数的测定方法，为实际应用提供参考。
【关键词】动摩擦因数、实验装置、材料、方法、操作、数据处理、结果、讨论、结论、优缺点、研究方向、引言、正文1. 引言1.1 介绍动摩擦因数的概念动摩擦因数是指两个接触表面之间的相互作用力和阻力之比。
在物体表面之间存在的摩擦力是阻碍物体相对运动的重要因素，而动摩擦因数则是描述物体表面之间摩擦力大小的参数。
动摩擦因数通常用符号μ表示，它可以用来评估不同材料之间的摩擦性能。
动摩擦因数的大小取决于物体的表面粗糙度、材料性质以及接触面积等因素。
在工程领域中，准确测定动摩擦因数对于设计新材料、改善机械设备性能以及优化工艺流程具有重要意义。
研究动摩擦因数的测定方法是工程实践中的关键问题。
通过对动摩擦因数进行测定，可以更好地理解摩擦力的产生机制，指导工程实践中摩擦问题的解决。
在本文中，我们将探究一种新的测定动摩擦因数的方法，并通过实验验证其可行性。
希望通过本研究能够为未来的工程应用提供新的思路和方法。
1.2 研究的背景和意义动摩擦因数是描述两个物体表面之间相对运动时所产生的摩擦力大小的物理量，是一个反映两个物体表面摩擦性质的重要参数。
在工程领域中，了解动摩擦因数对于设计和制造摩擦件、减少能源消耗、提高运动效率都具有重要意义。
而在科学研究中，通过测定动摩擦因数可以进一步深入研究材料表面的摩擦特性，为材料科学的发展提供重要参考。
研究动摩擦因数的方法探究，不仅可以对实际运动中的摩擦问题提供有效解决途径，也有助于深化对材料摩擦特性的理解。
动摩擦因数的常见测定方法
( 2) 如图 1 所示: 将木块与弹簧称相连, 并放 在水平长木板上, 使弹簧称 的另一端 系于墙壁 上, 且使弹簧称水平。
( 2) 固定木板, 读出此时弹簧称的示数 F 1。
( 3) 放开木板, 使其自由下滑, 稳定时读出弹 簧称的示数 F 2 。
6 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 左右的木板间的动摩擦因数, 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
t an
=
2h c
( 栏目编辑 王柏庐)
端的 P 点还悬挂着一个铅锤, 让滑块从木板的顶
端滑下, 光电门 1、2 各自连接的计时器, 显示的挡
光时间分别为 t1 和 t2 , 挡光片的宽度 d = 1. 0cm。 用题目中各物理量求解动摩擦因数的表达
式 ( 用字母表示) 。
解析 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
设计 ( 1) 如图 3 所示, 将木板垫起一定角
度, 并测出角 。
( 3) 拉动长木板, 待 木块静止时, 读出弹簧
称的示数 F2 。
原理 N= m g= F1, F2= f,
由 f=
N得
=
F2 F1
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。
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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 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 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 2
h θ R （θ称为摩擦角）
（2）因为黄沙是靠墙堆放的，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 根据体积公式，该堆黄沙的体积为
因为靠墙堆放只能堆成半个圆锥，故
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。
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 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； F 方案B：木块固定，用手拉动木板，如图(b)所示． 除了实验必需的弹簧秤、木板、 木块、细线外，该同学还准备了 (a) F 质量为200g的配重若干个。 （g=10m/s2） (b )
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
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 ， 根据平衡条件： ，正压力 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。 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； 图 ⑵运动中数据不够准确； 1 ⑶无法研究在变速运动中滑动摩擦力是否改变。
F/N 2.5 2.0 0 1.5 0 1.0 0 0.5 0 G/N 0 0 2.04.0 6.08.0 10.0
5 4 2.50 10.00
求出木 板和木块间动摩擦因数 μ=0.25 是 ． ③解： 如图所示
011.08届启东市第一次调研测试卷11 11 ．如图所示，质量不同的两个物体 A 和 B ，用跨 过定滑轮的细绳相连．开始时 B 放在水平桌面上， A 离地面有一定的高度，从静止开始释放让它们运动， 在运动过程中B始终碰不到滑轮，A着地后不反 弹．不计滑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 ； A距地面的高度h， 需要测量的物理量是 B在桌面上滑行的总距离s，A、B的质量mA、 ； B mB （写出物理量的名称并用字母表示） A ⑵动摩擦因数μ的表达式为μ= ． ⑵解见下页
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： ，正压力 3、用测得的滑动摩擦力的值和正压力的关系来求 动摩擦的因数。 图 3
通过探究得出方案三有以下优点： 变摩擦块运动为木板运动，解决了实验装置图1和图 2中控制摩擦块匀速直线运动的困难，也可演示滑动 摩擦力的大小与物体相对运动速度的大小无关； 变研究对象（摩擦块）由运动平衡为静止平衡， 变弹簧秤在运动中读数为在静止中读数，利于观察实 验现象，便于准确读数； 避免了实验装置2中因滑轮有摩擦对实验结果产生 的影响。提高了实验的准确性和可靠性。 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。
①上述两种方案中,你认为更合理的方案 B ,原因是 不受木板如何运动的限制 ； ②该实验中应测量的物理量是 木块的重力、 ； 每次拉木板时木块和木板间的摩檫力 ③该同学在木块上加放配重，改变木块对木板的正压力 ，记录了5组实验数据，如下表所示：
实验次数 配重(个数) 弹簧秤读数F/N 木块重G/N 1 0 0.50 2.00 2 1 1.00 4.00 3 2 1.50 6.00 4 3 1.80 8.00
解： 设A刚落地时速度为v，由动能定理，
（ 1） A落地后B做匀减速运动到0，由动能定理，
（ 2） 解(1)(2)得:
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。 （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？（ ） 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