1测动摩擦因数—2021届高考物理创新实验复习专题检测

1、创新实验实验测量动摩擦因数1. 采用图甲所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数，图示滑块上可放置砝码，实验中，滑块碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，已知打点计时器工作频率为 50 Hz.(1)实验的部分步骤如下：用天平称出滑块质量M 和钩码质量m.将纸带穿过打点计时器，连在滑块后端，用细线连接滑块和钩码；将滑块停在打点计时器附近，放开滑块，接通电源，滑块拖动纸带，打点计时器在纸带上打下系列点，断开开关；改变钩码的数量，更换纸带，重复的操作.请指出以上实验步骤的重要遗漏与错误：遗漏的步骤是： 错误的步骤是： (2)图乙是钩码质量为 m = 0.05 kg ,滑块质量为M= 0.06 kg时得到

2、的一条纸带.如图所示为用刻度尺 测量某一纸带上的 xi、x2的情况，从图中可读出 xi = 3.10 cm, x2=cm.若滑块运动的加速度 大小为a,重力加速度大小为g=9.8 m/s2.根据以上相关物理量写出动摩擦因数的表达式p,由纸带上数据可得出产.(结果保留两位有效数字)答案(1)步骤中应调整细线与长木板水平且二者相互平行步骤中应该先接通电源后释放滑块(2)5.50mg m+ M aMg0.38解析 (1)遗漏的步骤是：步骤 中应调整细线与长木板水平且二者相互平行；错误的步骤是：步骤 中应该先接通电源后释放滑块;(2)由题图可知：x2= 5.50 cm ；根据牛顿第二定律：mg wMg

3、= (M + m)a,解得 严吁 台 M a其中a=_ 一 一一 .J2Ax5.50-3.10 X 10 2T2 一0.12m/s 2 =2.40 m/ s2代入数据可得：产0.38.2.甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验.已知重力加速度为g.(1)甲同学所设计的实验装置如图甲所示.其中A为一质量为 M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一轻质弹簧测力计.实验时用力将A从B的下方抽出，通过 C的读数Fi即可测出动摩擦因数.则该设计能测出 (选填“人与8”或“人与地面”)之间的动摩 擦因数，其表达式为.(2)乙同学的设计如图乙所示.他在一端带有定滑轮的长木板上固定A

4、、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测 力计能显示挂钩处所受的拉力.实验时，多次改变沙桶中沙的质量，每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动，读出多组测1 一力计本数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间t,在坐标系中作出 F3的图线如图丙所不，图线的斜率为 k,与纵轴的截距为b,因乙同学不能测出物块质量，故该同学还应测出的物理量为.根据该测量物理量及图线信息可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为答案 (1)A与B F1 (2)光电门A、B之间的距离x 2xb mgkg解析(1)当A达到稳定状态时 B处于静止状态，弹簧

5、测力计的读数 F与B所受的滑动摩擦力 Ff大小相等，B对木板A的压力大小等于 B的重力mg,由Ff=科的得，严-FL = ,由C的读数为F1，Fn mg一，一F1可求得 产-F-,为A与B之间的动摩擦因数. mg(2)物块由静止开始做匀加速运动，根据匀加速直线运动位移时间公式得：x=；at2,解得：a=2x 根据牛顿第二定律,对于物块：F合=5(1 mg= ma2mx ,可得F= -2F科mgb 2xb口 mg kg .则图线的斜率为：k=2mx,纵轴的截距为b=(1 mgk与摩擦力是否存在无关，物块与长木板间的动摩擦因数:3 . (2014山东理综)某实验小组利用弹簧测力计和刻度尺，测量滑块

6、在木板上运动的最大速度.实验步骤:用弹簧测力计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测力计相连，如图甲所示.在A端向右拉动木板，待弹簧测力计示数稳定后，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/N0.590.830.991.221.371.61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

7、 s.完成下列作图和填空：(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出F G图线.*F/N(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数尸(保留2位有效数字).(3)滑块最大速度的大小v=(用h、s、和重力加速度g表示).答案：(1)如图所示(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42 均正确)4 3) 2 pgs h解析：(1)由胡克定律可知 FG图线应为一条直线，因此应画一条直线尽可能通过较多的点.(2)由F=/知，动摩擦因数 科等于图中直线的斜率，求得 产0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正 确).(3)悬挂物P落地之前，滑块受到细绳拉力和摩擦力作用在木板上加速，该过程位移为

8、h, P落地后滑块只在摩擦力的作用下做减速运动，该过程位移为s-hP落地瞬间，滑块速度最大，根据滑块减速阶段的运动得 v2=2a(sh),mg= ma,解得：y = 72科gs h .5 .如图甲所示，某同学设计了一个测量滑块与长木板间的动摩擦因数的实验装置，装有定滑轮 的长木板固定在水平实验台上，长木板上有一滑块，滑块右端固定一个动滑轮，钩码和弹簧测力计 通过绕在滑轮上的细线相连，放开钩码，滑块在长木板上做匀加速直线运动。(1)实验得到一条如图乙所示的纸带，相邻两计数点之间的时间间隔为0.1 s,由图乙中的数据可知，滑块运动的加速度大小是 m/s2(计算结果保留两位有效数字)。-29.81乙

9、（2）读出弹簧测力计的示数 F,处理纸带, 以弹簧测力计的示数 F为纵坐标，以加速度得到滑块运动的加速度a;改典钩码个数，重复实验。线，如图丙所示。已知滑块和动滑轮的总质量为m,重力加速度为g,忽略消轮与细线之间的;摩擦。a为横坐标，得到的图像是纵轴截耳为 b的一条倾斜直则滑块和长木板之间的动摩擦因数严答案：2,（喘xb XB, 、*XBD XOB斛析：加速度m/s2 = 2.4 m/ s2。4 X 0.0128.81 9.61 9.61 X 10 2（2）滑块受到的拉力Ft为弹簧测力计示数的两倍，即：Ft =2F,滑块受到的摩擦力为：Ff=科mg 由牛顿第二定律可得：FtFf=ma,解得力F

10、与加速度a的函数关系式为：F=ma+n2mg由题图 丙所给信息可得图像纵轴截距为：b 二歹g解得：尸mg。6 .某同学利用弹簧测力计、小车、祛码、钩码、木块和带有定滑轮的长木板等器材，探究滑动 摩擦力Ff与正压力Fn之间的关系，实验装置如图所示.该同学主要的实验步骤如下：a.将一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上，在细绳一端悬挂适量的钩码，使其能够带动小 车向右运动b.多次改变木块上祛码的个数，并记录多组数据c.进行数据处理，得出实验结论请回答下列问题：（1）实验中应测量木块和木块上祛码所受的总重力，并记录 .（2）利用图象法处理实验数据，以滑动摩擦力Ff为横轴，正压力Fn为纵轴，建立直角坐标

11、系.若通过描点，得到一条倾斜的直线，该直线的斜率所表示的物理意义（可用文字描述）为（3）通过实验可得出的结论是：.答案：（1）弹簧测力计的示数（2）动摩擦因数的倒数（3）在误差允许的范围内，滑动摩擦力Ff与正压力Fn成正比,大小等于小车受到的正压力Fn；并记解析：（1）实验中应测量木块和木块上祛码所受的总重力录弹簧测力计的示数，该示数等于小车所受的滑动摩擦力Ff.(2)由Ff=可知，所得Fn- Ff图线的斜率所表示的物理意义为动摩擦因数的倒数.(3)通过实验可得出的结论是：在误差允许的范围内，滑动摩擦力Ff与正压力Fn成正比.6.图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

12、下:d,用米尺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测量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AtA和AtB,求出加速度a； 多次重复步骤，求 a的平均值a ;根据上述实验数据求出动摩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1 mm)的示数如图13所示.其读数为 cm.231|山111山1111”1-11 I ir 111 11051015 20图13(2)物块的加速度 a可用d、s、AtA和 用b表示为a=.(3)动摩擦因数可

13、用M、m、a和重力加速度g表示为 严.(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”).答案见解析解析 (1)d = 0.9 cm + 12 X 0.05 mm = 0.9 cm + 0.060 cm =0.960 cm(2)因为 VA=*, VB=，又由 2as=vB-vA,得a=(3)设细线上的拉力为 Ft,则 mgFt= m a , FtMg= M amg 两式联立得 尸Mg(4)由实验装置引起的误差为系统误差.7.某同学用图甲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

14、放置祛码.缓慢向左拉动水平 放置的木板，当木块和祛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的值可从图乙中弹簧秤的示数读出祛码的质里m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力f/N2.152.362.55f42.93=就盟玛_=我逋一ws技u-n於露苗林共 9aBBa - Ba4Bia aBJ ari B.9 B - aja -994M4S rBrd* Bbfa ak_E rrB bBBBBSr bkBBBLE m =H=专运比=笆二旦旗后-F n-rtu rrBtBBBE- 一宾-TrtzI:n:一i

15、B -HB- 3 ! Bdl Bi*_a Bi Bu Bti 9B -I HI rBBBB kfaL rhhfc rrB BtBBBBUr ha BFBB b-e : iBBUBrB. B BL- BL. EB HLLB BBFBi.irr - 一 式H-s:=廿一 ：:一后 芸=2|=工=总= U-K4UK . BWHawll*. aada ad s1 -一, 邕一g驾券融懒一一一潴G篇 b- R BhlrBiBILBife -Bi HH fekBiEBIR Els三3 箸 TXshMSKn=力二:;: ”IL B_i i -4 9 r iilliilw一一量排三三三E亩一量一留-一盟噩霜犯

16、空错雪您名纲 =比里E=E=E一teHE(I 0.05 0J0 0.15 0-200,250,30m/Kfi丙钟=_=三号二三1三; 12 3 4回答下列问题：(1)f4=2.75 N;(2)在图丙的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f-m图线；答案：如图所示(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数科及重力加速度大小 g之间的关系式为f=MM + m)g, f-m图线(直线)的斜率的表达式为 k=(4)取g=9.80 m/s2,由绘出的f-m图线求得 尸0.40.(保留两位有效数字)解析：(1)弹簧秤读数时应估读，弹簧秤示数为2.75 N.(2)按数据描点连线如图所示.a(3)由于祛

17、码和木块相对桌面静止，由平衡条件可知f= MM+ m)g,则有f=科Mg科mg f-m图象中 k=.2.93 2.15 k 0.25 0.05 (4)由 k=o可得 - g-= -980-0.40.8 .某小组设计了 “用一把刻度尺测动摩擦因数”的实验方案.甲Q(1)如图12甲所示，将一轻质弹簧放置在水平桌面上，左端固定，右端与一小滑块 而不粘连，弹簧处于原长时，滑块恰好处在桌面边缘；(可视为质点)接触(2)向左推滑块，使弹簧压缩至虚线位置后由静止释放，滑块离开桌面后落到水平地面上.离地面的高度为 h,滑块平抛过程中发生的水平位移为x,已知重力加速度大小为测得桌面g,则滑块离开桌面时的速度(用

18、已知和测得的物理量的符号表示);滑块位于(3)将弹簧和滑块在桌面上向左平移一定距离，然后同样固定弹簧左端，弹簧处于原长时,O点，如图乙所示.向左推滑块，使弹簧压缩量与第一次相同.释放滑块，滑块在水平桌面上滑行一段后停在 A点，测得 OA=x,则可知滑块与桌面间的动摩擦因数为 (用已知和测得的 物理量的符号表示).(4)本实验中会引起误差的因素有 .A.桌面不够水平B.重力加速度的值比9.80 m/s2大C.弹簧的质量不可忽略答案大卷后(4)A解析(2)根据平抛运动的规律可知x= v* h = ；gt2,解得V0=x j2h2(3)滑块在桌面上运动的加速度a= * =林&根据v02=2ax，,解

19、得 尸4hx (4)桌面不够水平，则加速度的求解会产生误差，则动摩擦因数的求解有误差，选项x2可知，动摩擦因数与重力加速度无关，选项B错误；此问题与弹簧的质量无关，选项 C错误.4hx所用器材有：铁架台、长木板、铁块、9 .如图，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验.米尺、电磁打点计时器、频率 50 Hz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严度a表布).电做打点计时器仁板既带(用木板与水平面的夹角出重力加速度g和铁块下滑的加速(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使0= 30 .接通电源,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，如图开启打点计时

20、器，释放铁块，铁块从8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9.80 m/s2可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为(结果保留2位小数).聆； -11,96- L*20.0() r1葡，附+4.70 5 机 57I76单位0m III答案gsin。 agcos 0(2)0.35解析(1)对铁块受力分析，由牛顿第二定律有mgsin。一科 mcos 0= ma,解得 产 gsin：. g COs v(2)两个相邻计数点之间的时间间隔1T=5X50s=0.10 s，由逐差法和 Ax=aT2可得X5+X6+X7 X1+X2 + X3 ) ,o a =2- 1.97

21、m/s2,a12T2 gsin 0 a 口代入产gcos厂斛信产0.35.的提供的器材有：带定滑10 .实验小组采用如图甲所示实验装置测量木块与木板间动摩擦因数轮的长木板，有凹槽的木块，质量为 20 g的钩码共n个，打点计时器，电源，纸带，细线等。实验中将部分钩码悬挂在细线下，剩余的钩码放在木块的凹槽中，保持长木板水平，利用打出的纸带测量木块的加速度。0、1、2、3、4、5、T=0.02 s,则木块的加m,测得相应的加速度a,(1)正确进行实验操作，得到一条纸带，从某个清晰的打点开始，依次标注 6,分别测出位置0到位置3、位置6间的距离，如图乙所示。已知打点周期 速度a=m/s2。(保留三位有

22、效数字)(2)将木块凹槽中的钩码逐个添加到细线下端，改变悬挂钩码的总质量作出a-m图像如图丙所示。已知当地重力加速度g=9.8 m/s2,则木块与木板间动摩擦因数(保留两位有效数字)；科的测量值(选填“大于” “小于”或“等于)真实值，原因是(写出一个即可)。(3)实验中(选填“需要”或“不需要”)满足悬挂钩码总质量远小于木块和槽中钩码总质重。答案(1)3.33 (2)0.33(0.320.36均可)大于 滑轮与轴承、细线间有摩擦，纸带与打点计时器间有摩擦等(3)不需要三步稳解题1 .分析实验目的：利用牛顿第二定律测量木块与木板间的动摩擦因数。2 .确定实验原理：利用牛顿第二定律：mg 1M + 0.02n m)g = (M + 0.02n)a1 ig可信：a=M + 0.02nm U结合a-m图像求出木块与木板间的动摩擦因数。3.制定数据处理方案木块的加速度大小可由逐差法求得。由牛顿第二定律可知，a-m图线在纵轴上的截距大小为可代入g= 9.8 m/s2,求出科大小。解析(1)已知打点周期T=0.02 s,根据逐差法可得木块的加速度为:X36 X03a= 9T2m/s28.20 3.503.50 X 10 229X 0.022=3.33 m/s2。(2)设木块的质量为 M,根据牛顿第二定律有，mg-f=(M + 0.02n)a, f =