高考物理一輪總復(fù)習(xí) 高考熱點(diǎn)專題 測定動摩擦因數(shù)的三種方法課件 新人教版

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1、高考熱點(diǎn)專題(三)測定動摩擦因數(shù)的三種方法【熱點(diǎn)概述【熱點(diǎn)概述】動摩擦因數(shù)是表示接觸面粗糙程度的重要物理量，在近幾年高動摩擦因數(shù)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(shù)的創(chuàng)新實(shí)驗已成為熱點(diǎn)。測定方法主要考中，測定動摩擦因數(shù)的創(chuàng)新實(shí)驗已成為熱點(diǎn)。測定方法主要有以下三種：有以下三種：1.1.將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化為加速度的測量。將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化為加速度的測量。2.2.將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化為角度的測量。將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化為角度的測量。3.3.將研究運(yùn)動物體轉(zhuǎn)化為研究靜止物體。將研究運(yùn)動物體轉(zhuǎn)化為研究靜止物體?！緹狳c(diǎn)透析【熱點(diǎn)透析】一、將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化為加速度

2、的測量一、將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化為加速度的測量當(dāng)物體在水平面或斜面上做勻變速直線運(yùn)動時，若能測出物體當(dāng)物體在水平面或斜面上做勻變速直線運(yùn)動時，若能測出物體的加速度，則根據(jù)物體的受力情況和牛頓第二定律就可求出動的加速度，則根據(jù)物體的受力情況和牛頓第二定律就可求出動摩擦因數(shù)。摩擦因數(shù)?！纠C【例證1 1】（20122012江蘇高考）為測定木塊與桌面之間的動摩江蘇高考）為測定木塊與桌面之間的動摩擦因數(shù)，小亮設(shè)計了如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗。實(shí)驗中，當(dāng)木擦因數(shù)，小亮設(shè)計了如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗。實(shí)驗中，當(dāng)木塊塊A A位于水平桌面上的位于水平桌面上的O O點(diǎn)時，重物點(diǎn)時，重物B B剛好接觸地面。將剛好接觸地

3、面。將A A拉到拉到P P點(diǎn)，待點(diǎn)，待B B穩(wěn)定后靜止釋放，穩(wěn)定后靜止釋放，A A最終滑到最終滑到Q Q點(diǎn)。分別測量點(diǎn)。分別測量OPOP、OQOQ的的長度長度h h和和s s。改變。改變h h，重復(fù)上述實(shí)驗，分別記錄幾組實(shí)驗數(shù)據(jù)。，重復(fù)上述實(shí)驗，分別記錄幾組實(shí)驗數(shù)據(jù)。（1 1）實(shí)驗開始時，發(fā)現(xiàn)）實(shí)驗開始時，發(fā)現(xiàn)A A釋放后會撞到滑輪。請?zhí)岢鰞蓚€解決釋放后會撞到滑輪。請?zhí)岢鰞蓚€解決方法。方法。（2 2）請根據(jù)表中的實(shí)驗數(shù)據(jù)作出）請根據(jù)表中的實(shí)驗數(shù)據(jù)作出s-hs-h關(guān)系的圖像。關(guān)系的圖像。（3 3）實(shí)驗測得）實(shí)驗測得A A、B B的質(zhì)量分別為的質(zhì)量分別為m=0.40kgm=0.40kg、M=0.5

4、0kgM=0.50kg。根據(jù)。根據(jù)s-hs-h圖像可計算出圖像可計算出A A木塊與桌面間的動摩擦因數(shù)木塊與桌面間的動摩擦因數(shù)=_=_。（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）（4 4）實(shí)驗中，滑輪軸的摩擦?xí)?dǎo)致）實(shí)驗中，滑輪軸的摩擦?xí)?dǎo)致的測量結(jié)果的測量結(jié)果_（選（選填填“偏大偏大”或或“偏小偏小”）。）?！窘馕觥窘馕觥?1)(1)為使為使A A不撞到滑輪，應(yīng)設(shè)法減小不撞到滑輪，應(yīng)設(shè)法減小B B落地瞬間落地瞬間A A的速度，的速度，因而可以減小因而可以減小B B的質(zhì)量；增加細(xì)線的長度或增大的質(zhì)量；增加細(xì)線的長度或增大A A的質(zhì)量；降低的質(zhì)量；降低B B的起始高度。的起始高度。(2)(2

5、)如圖如圖（3 3）木塊由）木塊由P P至至O O過程，對過程，對A A、B B由牛頓第二定律得：由牛頓第二定律得：Mg-mgMg-mg= =（M+mM+m）a a1 1, ,又：又：v v2 2=2a=2a1 1h h木塊由木塊由O O至至Q Q過程，對過程，對A A由牛頓第二定律得：由牛頓第二定律得：mgmg=ma=ma2 2, ,又：又：v v2 2=2a=2a2 2s,s,解得：解得：由圖像得：由圖像得： =1,=1,解得：解得：=0.4=0.4MmshMmsh（4 4）考慮到滑輪的摩擦力做負(fù)功，實(shí)驗中要克服滑輪的摩擦）考慮到滑輪的摩擦力做負(fù)功，實(shí)驗中要克服滑輪的摩擦力做功，造成實(shí)驗結(jié)

6、果偏大。力做功，造成實(shí)驗結(jié)果偏大。答案：答案：（1 1）減?。p小B B的質(zhì)量；增加細(xì)線的長度（或增大的質(zhì)量；增加細(xì)線的長度（或增大A A的質(zhì)的質(zhì)量；降低量；降低B B的起始高度）的起始高度）（2 2）見解析圖）見解析圖 （3 3）0.4 (4)0.4 (4)偏大偏大 二、將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化為角度的測量二、將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化為角度的測量如圖所示，小滑塊從斜面頂點(diǎn)如圖所示，小滑塊從斜面頂點(diǎn)A A由靜止滑至水平部分由靜止滑至水平部分C C點(diǎn)停止。點(diǎn)停止。已知斜面高為已知斜面高為h h，滑塊運(yùn)動的整個水平距離為，滑塊運(yùn)動的整個水平距離為s s，設(shè)滑塊在，設(shè)滑塊在B B處處無機(jī)械能損失，斜面和

7、水平面與小滑塊間的動摩擦因數(shù)相同，無機(jī)械能損失，斜面和水平面與小滑塊間的動摩擦因數(shù)相同，則由動能定理得則由動能定理得mgh-mgcossmgh-mgcoss1 1-mgs-mgs2 2=0=0，即，即mgh-mgs=0mgh-mgs=0，解得解得= =tan= =tan。從計算結(jié)果可以看出，只要測出。從計算結(jié)果可以看出，只要測出角，就可角，就可以計算出動摩擦因數(shù)。以計算出動摩擦因數(shù)。hs【例證【例證2 2】在測定動摩擦因數(shù)的實(shí)驗中，器材是各部分材質(zhì)相在測定動摩擦因數(shù)的實(shí)驗中，器材是各部分材質(zhì)相同的木質(zhì)軌道（如圖所示，其傾斜部分與水平部分平滑連接，同的木質(zhì)軌道（如圖所示，其傾斜部分與水平部分平滑

8、連接，水平部分足夠長）、小鐵塊、兩個圖釘、細(xì)線、量角器。完成水平部分足夠長）、小鐵塊、兩個圖釘、細(xì)線、量角器。完成下列實(shí)驗步驟：下列實(shí)驗步驟：（1 1）使小鐵塊從軌道上）使小鐵塊從軌道上A A點(diǎn)由靜止滑下，記下小鐵塊在水平軌點(diǎn)由靜止滑下，記下小鐵塊在水平軌 道上道上_時的位置時的位置B B；（2 2）用圖釘把細(xì)線）用圖釘把細(xì)線_；（3 3）用量角器測量）用量角器測量_；（4 4）小鐵塊與軌道間的動摩擦因數(shù)表示為）小鐵塊與軌道間的動摩擦因數(shù)表示為_?！窘馕觥俊窘馕觥浚? 1）使小鐵塊從軌道上）使小鐵塊從軌道上A A點(diǎn)由靜止滑下，記下小鐵塊點(diǎn)由靜止滑下，記下小鐵塊在水平軌道上靜止時的位置在水平軌道

9、上靜止時的位置B B；（2 2）用圖釘把細(xì)線拉緊固定在）用圖釘把細(xì)線拉緊固定在A A、B B兩點(diǎn)間；兩點(diǎn)間；（3 3）用量角器測量細(xì)線與水平軌道間的夾角）用量角器測量細(xì)線與水平軌道間的夾角；（4 4）小鐵塊與軌道間的動摩擦因數(shù)表示為）小鐵塊與軌道間的動摩擦因數(shù)表示為=tan=tan。答案：答案：見解析見解析 三、將研究運(yùn)動物體轉(zhuǎn)化為研究靜止物體三、將研究運(yùn)動物體轉(zhuǎn)化為研究靜止物體當(dāng)兩個物體間存在相對滑動，且一個物體處于靜止或勻速直線當(dāng)兩個物體間存在相對滑動，且一個物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，則可應(yīng)用平衡條件求出摩擦力的大小和正壓力的大運(yùn)動狀態(tài)，則可應(yīng)用平衡條件求出摩擦力的大小和正壓力的大小

10、，從而求出動摩擦因數(shù)。常規(guī)方法是研究勻速直線運(yùn)動的物小，從而求出動摩擦因數(shù)。常規(guī)方法是研究勻速直線運(yùn)動的物體，但勻速直線運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)比較困難。若轉(zhuǎn)化為研究靜止的物體，但勻速直線運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)比較困難。若轉(zhuǎn)化為研究靜止的物體，則實(shí)驗效果要好得多。體，則實(shí)驗效果要好得多?！纠C【例證3 3】（1 1）在一次課外探究活動中，某同學(xué)用如圖甲所示）在一次課外探究活動中，某同學(xué)用如圖甲所示的裝置測量放在水平光滑桌面上的鐵塊的裝置測量放在水平光滑桌面上的鐵塊A A與長金屬板與長金屬板B B間的動摩間的動摩擦因數(shù)，已測出鐵塊擦因數(shù)，已測出鐵塊A A的質(zhì)量為的質(zhì)量為1kg1kg，金屬板，金屬板B B的質(zhì)量為的質(zhì)量為0

11、.5kg0.5kg。用水平力用水平力F F向左拉金屬板向左拉金屬板B B，使其向左運(yùn)動，穩(wěn)定時彈簧測力計，使其向左運(yùn)動，穩(wěn)定時彈簧測力計示數(shù)如圖所示（已放大），則示數(shù)如圖所示（已放大），則A A、B B間的動摩擦因數(shù)間的動摩擦因數(shù)_。（g g取取10m/s10m/s2 2）（2 2）將紙帶連接在金屬板）將紙帶連接在金屬板B B的后面，通過打點(diǎn)計時器連續(xù)打下的后面，通過打點(diǎn)計時器連續(xù)打下一些計數(shù)點(diǎn)，測量后的結(jié)果如圖乙所示，圖中幾個相鄰計數(shù)點(diǎn)一些計數(shù)點(diǎn)，測量后的結(jié)果如圖乙所示，圖中幾個相鄰計數(shù)點(diǎn)的時間間隔為的時間間隔為0.1s0.1s，由此可知水平力，由此可知水平力F F_N_N?！窘馕觥俊窘馕觥?/p>

12、（1 1）彈簧測力計的示數(shù)為）彈簧測力計的示數(shù)為2.5N2.5N，對，對A A由平衡條件得由平衡條件得f=2.5Nf=2.5N，又有，又有f=mf=mA Ag g，解得，解得（2 2）由逐差法可得）由逐差法可得由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得F-f=mF-f=mB Ba,a,解得解得F=3.5NF=3.5N。答案：答案：（1 1）0.25 0.25 （2 2）3.5 3.5 Af2.50.25m g1 10 。456123222222ssssssa9T7.509.51 11.49101.503.495.5110m/s9 0.12.0m/s ,（） （）（）（）【熱點(diǎn)集訓(xùn)】【熱點(diǎn)集訓(xùn)】1.1.如

13、圖所示如圖所示, ,為了測量兩張紙之間的動摩擦因數(shù)為了測量兩張紙之間的動摩擦因數(shù), ,小明同學(xué)設(shè)計小明同學(xué)設(shè)計了圖示實(shí)驗：在木塊了圖示實(shí)驗：在木塊A A下底面和木板下底面和木板B B上表面貼上待測的紙上表面貼上待測的紙,B,B木木板水平固定板水平固定, ,砂桶通過細(xì)線與木塊砂桶通過細(xì)線與木塊A A相連相連, ,調(diào)節(jié)砂桶中砂的多少，調(diào)節(jié)砂桶中砂的多少，使木塊使木塊A A勻速向左運(yùn)動。利用天平測出砂桶和砂的總質(zhì)量為勻速向左運(yùn)動。利用天平測出砂桶和砂的總質(zhì)量為m,m,以及貼紙木塊以及貼紙木塊A A的質(zhì)量為的質(zhì)量為M M。(1)(1)用以上方法可得兩紙間的動摩擦因數(shù)的表達(dá)式為用以上方法可得兩紙間的動摩

14、擦因數(shù)的表達(dá)式為_。(2)(2)在實(shí)際操作中在實(shí)際操作中, ,發(fā)現(xiàn)要保證木塊發(fā)現(xiàn)要保證木塊A A做勻速運(yùn)動較困難，小華做勻速運(yùn)動較困難，小華同學(xué)對這個實(shí)驗進(jìn)行了改進(jìn)同學(xué)對這個實(shí)驗進(jìn)行了改進(jìn), ,他改進(jìn)的方法是讓木塊他改進(jìn)的方法是讓木塊A A在水平固在水平固定的定的B B木板上做勻加速直線運(yùn)動，并用打點(diǎn)計時器和刻度尺測木板上做勻加速直線運(yùn)動，并用打點(diǎn)計時器和刻度尺測得其加速度得其加速度a a。根據(jù)小華的方法。根據(jù)小華的方法, ,測出的動摩擦因數(shù)測出的動摩擦因數(shù)的表達(dá)式的表達(dá)式為為_?！窘馕觥俊窘馕觥浚? 1）木塊）木塊A A勻速運(yùn)動，砂桶和砂的重力等于摩擦力，勻速運(yùn)動，砂桶和砂的重力等于摩擦力，

15、即即f=mg=Mgf=mg=Mg，解得，解得（2 2）由牛頓第二定律得）由牛頓第二定律得mg-Mg=(M+m)amg-Mg=(M+m)a，解得解得答案：答案：（1 1） （2 2）mM 。mgMm aMg 。mM mgMm aMg 2.2.物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)。實(shí)驗裝置如圖，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一數(shù)。實(shí)驗裝置如圖，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與穿過電磁打點(diǎn)計時端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與穿過電磁打點(diǎn)計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線

16、與托盤連接器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接, ,打打點(diǎn)計時器使用的交流電源的頻率為點(diǎn)計時器使用的交流電源的頻率為50Hz50Hz。開始實(shí)驗時，在托盤。開始實(shí)驗時，在托盤中放入適量砝碼（托盤和砝碼總質(zhì)量已知），滑塊開始做勻加中放入適量砝碼（托盤和砝碼總質(zhì)量已知），滑塊開始做勻加速運(yùn)動，在紙帶上打速運(yùn)動，在紙帶上打出一系列小點(diǎn)。出一系列小點(diǎn)。（1 1）如圖給出的是實(shí)驗中獲取的一條紙帶的一部分，）如圖給出的是實(shí)驗中獲取的一條紙帶的一部分，0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7是計數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有是計數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4 4個打點(diǎn)（圖個打點(diǎn)（

17、圖中未標(biāo)出），計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算的中未標(biāo)出），計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算的加速度加速度a=_a=_（保留三位有效數(shù)字）。（保留三位有效數(shù)字）。（2 2）回答下列兩個問題）回答下列兩個問題: :為測量動摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測量的有為測量動摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測量的有_。（填入所選物理量前的字母）（填入所選物理量前的字母）A.A.木板的長度木板的長度l B. B.木板的質(zhì)量木板的質(zhì)量m m1 1C.C.滑塊的質(zhì)量滑塊的質(zhì)量m m2 2 D. D.滑塊運(yùn)動的時間滑塊運(yùn)動的時間t t測量測量中所選定的物理量時需要的實(shí)驗器材是中所選定的物理量時需要的實(shí)驗器

18、材是_。（3 3）滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)）滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)=_=_（用被測物理量的（用被測物理量的字母表示，重力加速度為字母表示，重力加速度為g g）。與真實(shí)值相比，測量的動摩擦）。與真實(shí)值相比，測量的動摩擦因數(shù)因數(shù)_（選填（選填“偏大偏大”或或“偏小偏小”）。寫出支持你的看法）。寫出支持你的看法的一個論據(jù)：的一個論據(jù)：_?！窘馕觥俊窘馕觥勘绢}考查用逐差法處理紙帶的問題，用牛頓第二定律本題考查用逐差法處理紙帶的問題，用牛頓第二定律測動摩擦因數(shù)。測動摩擦因數(shù)。（1 1）對紙帶的研究直接利用逐差法取平均值計算加速度）對紙帶的研究直接利用逐差法取平均值計算加速度（2 2）要測動摩擦因數(shù)，就

19、要測出滑塊受的拉力要測動摩擦因數(shù)，就要測出滑塊受的拉力N N（托盤和砝（托盤和砝碼質(zhì)量已知）和滑塊的質(zhì)量；應(yīng)選碼質(zhì)量已知）和滑塊的質(zhì)量；應(yīng)選C C。測質(zhì)量時需要天平。測質(zhì)量時需要天平。27654322ssssssa0.497m/s9T（） （）（3 3）根據(jù)牛頓第二定律）根據(jù)牛頓第二定律m m3 3g-mg-m2 2g=g=（m m2 2+m+m3 3）a a得：得： 與真實(shí)值相比，測量的動摩擦因與真實(shí)值相比，測量的動摩擦因數(shù)偏大，因為紙帶和打點(diǎn)計時器之間有摩擦。數(shù)偏大，因為紙帶和打點(diǎn)計時器之間有摩擦。答案答案: :(1)0.497m/s(1)0.497m/s2 2 (2)(2)C C 天平天平(3) (3) 偏大偏大 紙帶和打點(diǎn)計時器之間有摩擦紙帶和打點(diǎn)計時器之間有摩擦3232m gmma,m g （）3232m gmmam g（）