第二章　相互作用章末教考衔接教师用

实验：探究摩擦力及测量动摩擦因数【真题1】（2020·北京高考11题）某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的F-t图像如图乙所示。下列说法正确的是（）A.实验中必须让木板保持匀速运动B.图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线C.最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7D.只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数解析：C为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，故物块一直要处于静止状态，则向左的摩擦力一直与向右轻绳的拉力平衡，图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线，故图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲线，由图乙可知向右轻绳的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用，所以不需要让木板保持匀速运动，故A、B错误；由图可知，最大静摩擦力约为10N，滑动摩擦力约为7N，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10∶7，故C正确；根据Ff＝μFN，FN＝mg，可知，由于不知道物块的重力，故无法求物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。【真题2】（2023·湖北高考11题）某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦因数μ的实验。如图（a）所示，木板和木块A放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块A和放在电子秤上的重物B通过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮，使其与木块A间的轻绳水平，与重物B间的轻绳竖直。在木块A上放置n（n＝0，1，2，3，4，5）个砝码（电子秤称得每个砝码的质量m0为20.0g），向左拉动木板的同时，记录电子秤的对应示数m。（1）实验中，拉动木板时不必（填“必须”或“不必”）保持匀速。（2）用mA和mB分别表示木块A和重物B的质量，则m和mA、mB、m0、μ、n所满足的关系式为m＝mB－μ（mA＋nm0）。（3）根据测量数据在坐标纸上绘制出m-n图像，如图（b）所示，可得木块A和木板间的动摩擦因数μ＝0.40（保留2位有效数字）。解析：（1）木板和木块之间是滑动摩擦力，拉动木板时匀速或者非匀速对木板和木块之间的滑动摩擦力大小没有影响，故不必匀速拉动木板。（2）由题意，根据平衡条件，对木块A有FT＝μ（mA＋nm0）g，对重物B有FT'＋mg＝mBg，又FT＝FT'，联立解得m＝mB－μ（mA＋nm0）。（3）由（2）可得m＝mB－μmA－μm0·n，由题图（b）可得斜率k＝－μm0＝－59－195g，解得μ人教版必修第一册P63、65问题：探究滑动摩擦力大小用弹簧测力计拖动水平固定木板上的木块，使它做匀速运动，测力计的示数等于木块所受摩擦力的大小。改变木块和木板之间的压力，摩擦力的大小也随之改变。如果摩擦力的大小跟压力的大小存在某种定量关系的话，它们可能是怎样的关系呢？演示：探究静摩擦力大小随拉力的变化把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块。在拉力F增大到一定值之前，木块不会运动，此种情况下静摩擦力的大小等于拉力的大小。在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团，它可以随指针移动，并作为指针到达最大位置的标记（如图）。继续用力，当拉力达到某一数值时木块开始移动，此时拉力会突然变小。如果用力传感器代替弹簧测力计做这个实验，能够在计算机屏幕上直接得到拉力随时间变化的F-t图像（如图）衔接分析：教材探究静摩擦力随拉力变化的规律及最大静摩擦力与滑动摩擦力的大小关系。2020年北京高考根据物体的平衡条件（滑动摩擦力等于力传感器的示数）求解相关问题，而2023年湖北高考则利用电子秤的示数与重物B的重力和木块所受的滑动摩擦力大小的关系，借助m-n图像测出动摩擦因数。以上两个高考题中无论木板是否匀速运动，均不影响实验结果，实验设计高于教材。1.图甲为测定金属块A与长板B之间的动摩擦因数μ的实验器材，同学们设计以下实验步骤：①将弹簧测力计竖直调零；②弹簧测力计悬挂金属块，等待金属块静止；③；④将弹簧测力计与金属块水平连接，置于长木板一端，测量A、B间滑动摩擦力大小；⑤运用测量数据计算动摩擦因数μ。（1）步骤③中的操作是：读出弹簧测力计示数；（2）步骤④中，两位同学设计了如图乙（木板固定，拉动金属块）、丙（金属块固定，拉动木板）所示的两种方案：你认为两种方案中同学操作正确的是C；A.乙、丙两种情况都需要匀速拉动B.乙、丙两种情况都不需要匀速拉动C.乙需要匀速拉动，丙不需要匀速拉动D.乙不需要匀速拉动，丙需要匀速拉动（3）你认为乙、丙两种方案丙（选填“乙”或“丙”）更合理；你选择的理由是：很难做到用弹簧测力计匀速拉动木块，所以实验测量数值不稳定。（4）若测得物体重力大小为F1，在丙方案中弹簧示数为F2，则A、B间的动摩擦因数μ＝F2F解析：（1）测量后需要读出弹簧测力计的示数，则步骤③中的操作是读出弹簧测力计示数。（2）乙图中物体水平方向受到拉力与摩擦力，则要使弹簧测力计测量的数值为滑动摩擦力的数值，则需要匀速拉动弹簧测力计，丙图中抽动下面的木板，木块始终处于静止状态，弹簧测力计测量的数值为滑动摩擦力的数值，则不需要匀速拉动。故选C。（3）对于两种方案，丙比较合理，因为很难做到用弹簧测力计匀速拉动木块，所以实验测量数值不稳定。（4）由滑动摩擦力公式可知f＝μFN其中f＝F2，FN＝mg＝F1解得μ＝F22.小华同学欲测量小物块与斜面间的动摩擦因数，其实验装置如图1所示，光电门1、2可沿斜面移动，物块上固定有宽度为d的挡光片。物块在斜面上滑动时，光电门可以显示出挡光片的挡光时间。（以下计算的结果均保留2位有效数字）（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度，其示数如图2所示，则挡光片的宽度d＝5.2mm。（2）在P处用力推动物块，物块沿斜面下滑，依次经过光电门1、2，显示的时间分别为40ms、20ms，则物块经过光电门1处时的速度大小为0.13m/s，经过光电门2处时的速度大小为0.26m/s（保留两位有效数字）。比较物块经过光电门1、2处的速度大小可知，应减小（选填“增大”或“减小”）斜面的倾角，直至两光电门的示数相等。（3）正确调整斜面的倾角后，用刻度尺测得斜面顶端与底端的高度差h＝60.00cm、斜面的长度L＝100.00cm，则物块与斜面间的动摩擦因数的值μ＝0.75（保留两位有效数字）。解析：（1）根据游标卡尺的读数规律可知读数为5mm＋0.1×2mm＝5.2mm。（2）物块经过光电门1处