优化探究2015届高三物理总复习配套课件第3章牛顿运动定律章末专题突破

动摩擦因数是表示接触面粗糙程度的重要物理量，在近几年高考中，测定动摩擦因数的创新实验已成为热点．测定方法主要有以下三种：将动摩擦因数的测量转化为加速度的测量．将动摩擦因数的测量转化为角度的测量．将研究运动物体转化为研究 物体．——测定动摩擦因数的三种方法当物体在水平面或斜面上做匀变速直线运动时，若能测出物体的加速度，则根据物体的受力情况和第二定律就可求出动摩擦因数．【典例1】(2012年高考江苏单科)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，设计了的装置进行实验．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 ，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．将动摩擦因数的测量转化为加速度的测量(1)实验开始时，发现A后会撞到滑轮．请提出两个解决方法．(2)请根据表中的实验数据作出sh关系的图像.(3)实验测得A、B的质量分别为m＝0.40

kg、M＝0.50

kg.根据sh图像可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数μ＝

.(结果保留一位有效数字)(4)实验中，滑轮轴的摩擦会导致μ的测量结果

(选填“偏大”或“偏小”)．[规范解答](1)为使A不撞到滑轮，应设法减小B

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)如图第二定律得：(3)木块由P

至O

过程，对A、B

由Mg－μmg＝(M＋m)a1又：v2＝2a1h第二定律得：木块由

O

至Q

过程，对

A

由μmg＝ma2又：v2＝2a2ss

μ

M－m解得：h＝M＋ms由图像得：h＝1解得：μ＝0.4(4)考虑到滑轮的摩擦力做负功，实验中要克服滑轮的摩擦力做功，造成实验结果偏大．[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)图见规范解答(3)0.4(4)偏大将动摩擦因数的测量转化为角度的测量，小滑块从斜面顶点A

由滑至水平部分C

点停止．已知斜面高为h，滑块运动的整个水平距离为x，设滑块在

B

处无机械能损失，斜面和水平面与小滑块间的动摩擦因数相同，则由动能定1

2h理得

mgh－μmgcos

α·x

－μmgx

＝0，即

mgh－μmgx＝0，解得

μ＝x＝tan

θ.从计算结果可以看出，只要测出

θ

角，就可以计算出动摩擦因数．【典例2】相同的木质轨道(在测定动摩擦因数的实验中，器材是各部分材质，其倾斜部分与水平部分平滑连接，水平部分足够长)、小铁块、两个图钉、细线、量角器．完成下列实验步骤：滑下，记下小铁块在水平轨道上使小铁块从轨道上A点由

时的位置B；用图钉把细线

；用量角器测量

；小铁块与轨道间的动摩擦因数表示为

．[规范解答]在水平轨道上(1)使小铁块从轨道上A点由 滑下，记下小铁块时的位置B；用图钉把细线拉紧固定在A、B两点间；用量角器测量细线与水平轨道间的夹角θ；小铁块与轨道间的动摩擦因数表示为μ＝tan

θ.[答案]

见规范解答当两个物体间存在相对滑动，且一个物体处于或匀速直线运动状态，则可应用平衡条件求出摩擦力的大小和正压力的大小，从而求出动摩擦因数．常规方法是研究匀速直线运动的物体，但匀速直线运动的实现比较多．【典例3】．若转化为研究 的物体，则实验效果要好得(2014年淮南模拟)(1)在一次课外探究活动中，某同学用如图甲所示的装置测量放在水平光滑桌面上的铁块A与长金属板B间的动摩擦因数，已测出铁块A的质量为1

kg，金属板B的质量为0.5kg.用水平力F向左拉金属板B，使其向左运动，稳定时弹簧测力计示数

(已放大)

，则A、B间的动摩擦因数μ＝

.(g取10m/s2)将研究运动物体转化为研究物体(2)将纸带连接在金属板B的后面，通过打点计时器连续打下一些计数点，测量后的结果如图乙所示，图中几个相邻计数点的时间间隔为0.1

s，由此可知水平力F＝

N.＝2.0

m/s2，由

第二定律得

F－Ff＝mBa，解得

F＝3.5

N.[答案]

(1)0.25

(2)3.5[规范解答]

(1)弹簧测力计的示数为

2.50

N，对

A

由平衡条件得Ff＝2.50 N，又有Ff＝μmAg，mAg1×10解得μ＝

Ff

＝

2.50

＝0.25.(2)由逐差法可得a＝x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x39T2＝7.50＋9.51＋11.49×10－2－1.50＋3.49＋5.51×10－29×0.12m/s21．某同学用如图甲所示的装置研究小车在某种布料上的运动情况．他将长木板置于水平桌面上，将其左端适当垫高，并在长木板的右半部分整地铺上一块布料，该同学将小车以适当的初速度后，用打点计时器记录小车的运动情况．通过反复调整木板左端的高度，他得到一系列打上点的纸带，并最终选择了如图乙所示的一条纸带(附有刻度尺)进量．已知打点计时器的电源频率为50

Hz，重力加速度g＝10m/s2.根据刻度尺的示数可以判断，小车在A、E两点间做

运动，

在

E

、J

两点间做

运动．

J

点对应的小车速度为

m/s.该同学测出长木板左端与桌面间的高度差为4

cm，木板长度为80cm，则小车在布面上运动时的阻力与在木板上运动时的阻力之比为

．答案：(1)匀速

匀直线

0.35

(2)11∶1解析：(1)从A、B、C...J

各点对应的刻度值可知，小车在

A、E

之间，相邻计数点间的距离相等(均为1.80

cm)，故小车在A、E之间做匀速运动；在E、J

之间，相邻计数点的距离依次减小，且差值相等(均为0.20

cm)，故小车在E、J

之间做匀

直线运动．根据Δx＝aT2

可得加速度大小为

a＝5

m/s2，从

J

到I，视为反向的匀加速直线运动，由JI—2x

＝0.80×10

m1J

J＝v

T＋2aT2，解得

v

＝0.35m/s.4(2)设木板倾角为

θ，则sin

θ＝80＝0.05，小车在木板上做匀速运动时，Ff1＝mgsinθ，小车在布面上做匀

运动时，Ff2－mgsin

θ＝maFf2f1解得F

＝a＋gsin

θgsin

θ＝11.案．2．某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方，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斜面下滑，可先后听到小球，剪断细绳后，小球和滑块撞击挡板下落，滑块沿．保持小球和的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听

和滑块撞击挡板

．用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块

到小球滑块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

．滑块的质量当地重力加速度的大小长度测量时的读数误差小球 和滑块撞击挡板不同时解析：(1)小球做落体运动，H＝12gt2，滑块匀加速下滑，加速2度为a，x＝2at

，两式联立解得：g＝H1

a x

.(2)滑块下滑过程中，mgsin

θ－μmgcoshθ＝ma，其中sin

θ＝x，cosθ＝x2－h2x，再与(1)中结论联立解得μ＝(h－H)x2

1

x2－h2.(3)由(1)(2)的求解过程知a、b

两项不影响实验结果，长度的测量影响实验结果，选

c.由(1)中两式看出，若两时间不相等，那么(2)中动摩擦因数的表达式中含有时间因素，即时间影响实验结果，应选

d

项．x x2

1

x2－h2答案：(1)H

(2)(h－H)

(3)cd3．某同学在做测定木板与木块间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，用弹簧测力计拉动木块，如图(a)所示；方案B：木块固定，用手拉动木板，如图(b)所示．除了实验必需的弹簧测力计、木板、木块、细线外，该同学还准备了质量为200

g的配重若干个．(g＝10

m/s2)上述两种方案中，你认为更合理的方案是

，原因是

；该实验中应测量的物理量是

；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：请根据上述数据画出木块所受摩擦力和压力的关系图象；由图象可求出木板和木块间动摩擦因数是

．解析：(1)方案B较好，因为实验结果不受木板如何运动的限制，且弹簧测力计是

的，较易读数．由木块受力平衡得F弹＝Ff，故该实验中应测量的物理量是木块的重力、每次拉木板时弹簧的弹力．根据表中数据画出木块所受摩擦力和压力的关系图象

，由图象可求出木板和木块间动摩擦因数是μ＝0.25.答案：见解析4．像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如右图所示，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．现利用如图甲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

5.0×10－2s和2.0×10－2

s，用游标卡尺测量小滑块的宽度d.卡尺读数如图乙所示．读出滑块的宽度d＝

cm.滑块通过光电门1的速度v1＝

m/s，滑块通过光电门2的速度v