1、 第73节 探究摩擦力的实验【2019年物理全国卷2】如图（a），某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源，纸带等。回答下列问题：（1）铁块与木板间动摩擦因数=_（用木板与水平面的夹角、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示）（2）某次实验时，调整木板与水平面的夹角=30。接通电源。开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图（b）所示。图中的点为计数点（每两个相邻的计数点间还有4个点未画出）。重力加速度为9.8 m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为_（结果
2、保留2位小数）。【答案】 (1). (2). 0.35【解析】【详解】（1）由mgsin-mgcos=ma，解得：=（2）由逐差法a= 得：SII=（76.39-31.83）10-2m，T=0.15s，SI=（31.83-5.00）10-2m，故a= m/s2=1.97 m/s2，代入式，得：= =0.351.2015年理综新课标卷22. （6分）物块斜面打点计时器纸带图（a）ABCDE3.783.393.523.65cm图（b）某同学用图（a）所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，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5个连续
3、点之间的距离。（1）物块下滑时的加速度a=m/s2，打C点时物块的速度v= m/s;（2）已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是 （填正确答案标号）A 物块的质量 B 斜面的高度 C 斜面的倾角解析：（1）根据纸带数据可知：加速度；打C点时物块的速度（2）由牛顿第二定律得：加速度，所以求出动摩擦因数，还需测量的物理量是斜面的倾角。2.2013年新课标I卷22.（7分）ABds图(a)重物轻滑轮光电门光电门遮光片物块细线图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下: 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；
4、用米尺测最两光电门之间的距离s；调整轻滑轮，使细线水平:让物块从光电门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tA和tB,求出加速度a；05101520123图(b)多次重复步骤，求a的平均; 根据上述实验数据求出动擦因数。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1mm)的示如图（b）所示。其读数为 cm（2）物块的加速度a可用d、s、tA,和tB,表示为a 。（3）动摩擦因数可用M、m、;和重力加速度g表示为= （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” ）【解析】(1)游标卡尺测量数据不需要估
5、读，主尺读数为：9mm，游标尺读数为：0.05mm12=0.60mm，所以读数为：9mm+0.60mm=9.6mm=0.960cm(2)根据结合位移速度关系式：有：(3)对重物和小物块整体受力分析：，解得；（4）如果细线没有调到水平，会使实验数据测量偏大或偏小，由于固定因素引起的误差叫做系统误差。3. 2013年全国卷大纲版AQBPCCDRL23（12分）测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示。AB是半径足够大的光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切，C点在水平地面的垂直投影为C 。重力加速度大小为g。实验步骤如下：用天平称出物块Q的质量m；测量出轨
6、道AB的半径R、BC的长度L和CC 的长度h；将物块Q在A点从静止释放，在物块Q落地处标记其落点D；重复步骤，共做10次；将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C 的距离s。用实验中的测量量表示：(I)物块Q到达B点时的动能EkB= ；(II)物块Q到达C点时的动能EkC= ；(III)在物块Q从B运动到C的过程中，物块Q克服摩擦力做的功Wf = ；(IV)物块Q与平板P之间的动摩擦因数= 。回答下列问题：(I)实验步骤的目的是 。(II)已知实验测得的值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其它的可能是 _。（写出一个可能的原因即可）。答案：(1) ()(2分)；（）
7、(2分)；（）(2分)（）(2分)(2) ()减小实验偶然误差(2分)；（）圆弧轨道存在摩擦、接缝B处不平滑(2分，只要写出的原因合理，就给这2分)。解析：(1) ()QB段机械能守恒，因此=(2分)；（）过C点后小物块做平抛运动，由、求得速度，则=(2分)；（）由动能定理得 (2分)；（）由代入上式得=(2分)(2) ()减小实验偶然误差(2分)；（）圆弧轨道存在摩擦、接缝B处不平滑(2分，只要写出的原因合理，就给这2分)。4. 2012年物理江苏卷MPhOQABsmS/cmOh/cm11. (10分)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
8、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. 请提出两个解决方法. (2)请根据下表的实验数据作出s-h关系的图象.h(cm)20.030.040.050.060.0s(cm)19.528.539.048.056.5 (3)实验测得A、B的质量分别为m=0.40 kg、M=0.50kg. 根据s-h图象可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数_ (结果保留一位有效数字) (4)实验中,滑轮轴的摩擦会导致的测量结果_ (选填“偏大”或
9、“偏小”).【答案】（1）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）如图所示（3）0.4（4）偏大70h/cm60401050302010203040506070S/cm【解析】（1）实验开始时发现A释放后会撞到滑轮，主要是加速度过大或加速时间过长，可以通过减小B的质量或增大A的质量来减小加速度，通过增加细线的长度或降低B的起始高度来缩短加速时间。（2）sh图象如图所示。（3）在B下落至临落地时，据动能定理，有，在B落地后，A运动到Q，据动能定理，有，解得：。将M=0.5kg，m=0.4kg代入得=，从图象得斜率，即，代入上式得。（4）本实验测动摩擦因数的原理是动能
10、定理，如果考虑克服滑轮摩擦做功W，则， ，求得，如果忽略克服滑轮摩擦做功，则动摩擦因数偏大。5. 2011年理综山东卷23.（1）xhH挡板某探究小组设计了“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，剪断细绳后，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）滑块沿斜面运动的加速度与重
11、力加速度的比值为_。滑块与斜面间的动摩擦因数为_。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答案：； ； c d；解析：滑动沿斜面做初速度为零的匀加速直线运动，有，小球做自由落体运动，有，所以 。对滑块受力分析，根据牛顿第二定律得.即 解得由分析知,c、d能引起实验误差。6.2018年全国卷II、弹簧秤图（a）木板木块砝码滑轮23（9分）某同学用图（a）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木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板，当木
12、块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出，其中f4的值可从图（b）中弹簧秤的示数读出。砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力f /N2.152.362.55f42.93图（b）12312344指针单位：N图（c）2.02.82.42.22.63.00.250.200.150.100.050f/Nm/kg0.30回答下列问题：（1）f4 = N；（2）在图（c）的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出图线；（3）f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数及重力加速度大小g之间的关系式为 ，图线（
13、直线）的斜率的表达式为 ；2.02.82.42.22.63.00.250.200.150.100.050f/Nm/kg0.30（4）取，由绘出的图线求得 。（保留2位有效数字）答案：（1）2.75 （2）如图所示（3） （4）0.40 解析：（1）指针在2.7与2.8之间，估读为2.75N（2）在描点连线时要注意尽可能让点在直线上，如果没法在直线上也要均匀分布在直线的两侧，来减小误差，作图如下：（3）木块受到的是滑动摩擦力，根据滑动摩擦力的定义知所以图线（直线）的斜率的表达式为k=g（4）取g=9.80m/s2，取图线上相距较远的两点求斜率，则7. 2011年理综重庆卷MABmm图322.（2
14、）某同学设计了如图3所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数。滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m，托盘和盘中砝码的总质量为m。实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10m/s2。为测量滑块的加速度a，须测出它在A、B间运动的 _与 ，计算a的运动学公式是_；a/ms-2m/10-3kg6261636465666768690.150.250.300.350.400.450.500.1060图4根据牛顿运动定律得到a与m的关系为：，他想通过多次改变m，测出相应的a值，并利用
15、上式来计算。若要求a是m的一次函数，必须使上式中的_保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于 ；实验得到a与m的关系如图4所示，由此可知= （取两位有效数字）答案：位移 时间 mm ；滑块上 0.23（0.210.25）解析：滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动，根据变形得，所以需要测量的是位移和时间。以m为研究对象，；以为研究对象，消去绳子的拉力T，解得加速度，化简可得将加速度的表达式与数学中的一次函数类比， “”就相当于图像的斜率k，为了保证图像斜率不变，要求保持不变，在实验中就要把从小车上拿下的砝码放置到托盘中，从托盘中拿下的砝码放置到小车上。 “”相当于纵轴截距.在图像
16、上取两个点（6410-3,0.23）、（6710-3,0.35），写出直线的两点式方程，化简得，方程中的“-2.3”就是直线的纵轴截距，所以，因为，所以 （在0.21到0.25之间是正确的） 8. 2014年理综山东卷21（8分）某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度。实验步骤：用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示。在A端向右拉动木板，等弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤；实验数据如下表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.
17、830.991.221.371.61如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点（未与滑轮碰撞），测量C、D间的距离s。完成下列作图和填空：（1）根据表中数据在给定的坐标纸（见答题卡）上作出FG图线。F/NG/Ns（2）由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数_（保留2位有效数字）（3）滑块最大速度的大小_（用h、s、和重力加速度g表示。）【答案】（1）如右图所示（2）0.40（0.38、0.39、0.41、0.42均正确）（3）【解析】（1）FG图线如图示（2）根据图像的斜率表示动摩擦因数，可得=0.4，（3）P落地后滑块又前进了(s-h)的距离才停止运动，在这段时间内做减速运动，根据v2=2a(s-h), 而加速度a=g,可得最大速度为
