熱點專題講座(二)

測定動摩擦因數的四種創新方法熱點概述動摩擦因數是表示接觸面粗糙程度的重要物理量，在近幾年高考中，測定動摩擦因數的創新實驗已成為熱點．測定方法主要有以下三種：1．將動摩擦因數的測量轉化為加速度的測量．2．將動摩擦因數的測量轉化為運動距離的測量．3．將動摩擦因數的測量轉化為角度的測量．4．將研究運動物體轉化為研究靜止物體．熱點透析一、將動摩擦因數的測量轉化為加速度的測量當物體在水平面或斜面上做勻變速直線運動時，若能測出物體的加速度，則根據物體的受力情況和牛頓第二定律就可求出動摩擦因數．

(2012·江蘇高考)為測定木塊與桌面之間的動摩擦因數，小亮設計了如圖所示的裝置進行實驗．實驗中，當木塊A位于水平桌面上的O點時，重物B剛好接觸地面．將A拉到P點，待B穩定后靜止釋放，A最終滑到Q點．分別測量OP、OQ的長度h和s.改變h，重復上述實驗，分別記錄幾組實驗數據．(1)實驗開始時，發現A釋放后會撞到滑輪．請提出兩個解決方法．(2)請根據表中的實驗數據作出s-h關系的圖象.h/cm20.030.040.050.060.0s/cm19.528.539.048.056.5(3)實驗測得A、B的質量分別為m＝0.40kg、M＝0.50kg.根據s-h圖象可計算出A木塊與桌面間的動摩擦因數μ＝__________.(結果保留一位有效數字)(4)實驗中，滑輪軸的摩擦會導致μ的測量結果________(選填“偏大”或“偏小”)．解析：(1)為使A不撞到滑輪，應設法減小B落地瞬間A的速度，因而可以減小B的質量；增加細線的長度或增大A的質量；降低B的起始高度．(2)如圖(4)考慮到滑輪的摩擦力做負功，實驗中要克服滑輪的摩擦力做功，造成實驗結果偏大．答案：(1)減小B的質量；增加細線的長度(或增大A的質量；降低B的起始高度)

(2)見解析圖(3)0.4

(4)偏大二、將動摩擦因數的測量轉化為運動距離的測量滑動摩擦力總是發生在兩個相對運動的物體之間，要直接測量摩擦力的大小，往往有一定的困難．但根據能量關系往往可以轉化為運動距離來進行測量．

在一次物理探究活動中，一位同學為測量滑塊與皮帶之間的動摩擦因數，實驗裝置設計如圖所示．把底面涂有顏色的滑塊從較長的皮帶上的A端輕輕放下，然后隨皮帶一起運動，到達B點做平拋運動落至水平地面上的C點，觀察發現滑塊在皮帶上留下一段痕跡．設皮帶厚度不計，在轉動過程中轉速恒定且不打滑．(重力加速度g為已知量)(1)這位同學在操作中發現有下列器材：小滑塊、皮帶、皮帶轉動裝置、電源、導線若干，為完成實驗，該同學還需要的器材是：________________.(2)利用平拋運動規律，可求出皮帶的速度，則需要測量的物理量有____________和____________，得皮帶速度的表達式：v0＝________________.(3)該同學簡要的實驗步驟如下，合理的順序為_____________________________________________．a．輕輕把滑塊放在皮帶上，使滑塊在皮帶上運動，直到兩者相對靜止，待滑塊運動到B點后做平拋運動；b．關閉電源，測量出皮帶上留下的痕跡x，測量出B點至水平地面的高度h和B、C兩點間的水平距離s；c．安裝器材，接通電源，使皮帶以恒定速度運動．(4)根據(3)中測量的物理量得動摩擦因數的表達式為μ＝__________________.解析：(1)根據題意可得，在實驗操作中還需要測量距離和高度，因此還需要的器材是刻度尺．

在測定動摩擦因數的實驗中，器材是各部分材質相同的木質軌道(如圖所示，其傾斜部分與水平部分平滑連接，水平部分足夠長)、小鐵塊、兩個圖釘、細線、量角器．完成下列實驗步驟：(1)使小鐵塊從軌道上A點由靜止滑下，記下小鐵塊在水平軌道上________時的位置B；(2)用圖釘把細線__________________________________________________________________________；(3)用量角器測量_______________________________________________________________；(4)小鐵塊與軌道間的動摩擦因數表示為____________．解析：(1)使小鐵塊從軌道上A點由靜止滑下，記下小鐵塊在水平軌道上靜止時的位置B；(2)用圖釘把細線拉緊固定在A、B兩點間；(3)用量角器測量細線與水平軌道間的夾角θ；(4)小鐵塊與軌道間的動摩擦因數表示為μ＝tanθ.答案：見解析四、將動摩擦因數的測量轉化為加速度的測量當物體在水平面或斜面上做勻加速直線運動時，若能測出物體的加速度，則根據牛頓第二定律就可求出動摩擦因數．

(2011·重慶高考)某同學設計了如圖(甲)所示的裝置，利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托盤和砝碼等器材來測定滑塊和軌道間的動摩擦因數μ.滑塊和托盤上分別放有若干砝碼，滑塊質量為M，滑塊上砝碼總質量為m′，托盤和盤中砝碼的總質量為m.實驗中，滑塊在水平軌道上從A到B做初速為零的勻加速直線運動，重力加速度g取10m/s2.③實驗得到a與m的關系如圖(乙)所示，由此可知μ＝________(取兩位有效數字)．③“－μg”相當于縱軸截距，在圖線上取兩點