实验06　实验：测量动摩擦因数-【同步实验课】高一物理教材实验大盘点（人教版2019必修一册）

实验07 测量动摩擦因数 测量动摩擦因数 1．【实验原理】 利用打点计时器打下的纸带求出加速度，利用牛顿第二定律求动摩擦因数。 2．【实验器材】 小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺。 3．【实验步骤】 测质量、打纸带、求加速度、求动摩擦因数 4．【数据处理】 求加速度；利用Δx＝aT2及逐差法求a 求动摩擦因数：结合牛顿第二定律 5．【注意事项】 一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。 处理实验数据的方法 求加速度；利用Δx＝aT2及逐差法求a 求动摩擦因数：结合牛顿第二定律 创新角度：实验装置的改进、实验目的的创新 【典例1】为了“测量当地重力加速度g的值和滑块与木板间的动摩擦因数μ”，某同学设计了如下实验方案： 第一步：他把带有定滑轮的木板的有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳与质量为m的带夹重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤下面连一纸带，穿过打点计时器，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板做匀速运动，如图甲所示。 第二步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，如图乙所示。然后接通电源释放滑块，使之从静止开始加速运动，打出纸带。打出的纸带如丙图所示。 试回答下列问题： (1)已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点的时间间隔为T，OA、AB、DE、EF间距分别为x1、x2、x3、x4，根据纸带求滑块下滑的加速度a＝________。 (2)已知质量m、M和加速度a，则当地的重力加速度g＝________。 (3)已知质量m、M和长木板的倾角θ，则滑块与木板间的动摩擦因数μ＝________。 创新点分析 (1)同时测量动摩擦因数和重力加速度。 (2)将板倾斜。 【典例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F1即可测出动摩擦因数．则该设计能测出________(选填“A与B”或“A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、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，读出多组测力计示数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F－的图线如图丙所示，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________________． 创新点分析 (1)利用光电门测时间。 (2)利用F－ 计算动摩擦因数。 【典例1】两位同学采用如图所示的装置测定物块与桌面间的动摩擦因数。实验中，他们使物块在重物的牵引下由静止开始运动，当重物落地后，物块再运动一段距离后停在水平桌面上，用打点计时器和纸带记录物块的运动。 (1)实验时，甲同学测量出重物的质量为M，物块的质量为m，他选择了一条点迹清晰的纸带测量，计算出物块加速过程中的加速度大小为a；已知重力加速度为g，甲同学忽略滑轮质量和绳与滑轮间的摩擦，得出物块和桌面间的动摩擦因数表达式为μ＝________(用M、m、a、g表示)。 (2)如图所示为乙同学选取的一段纸带，1、2、3、4、5是他选取的计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未画出。已知打点计时器电源的频率为50 Hz，当地的重力加速度大小为9.8 m/s2。利用纸带测得的数据可求出该物块减速运动过程中的加速度大小a＝____m/s2，物块与桌面间的动摩擦因数μ＝______。(计算结果均保留到小数点后2位) 【典例2】如图所示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： ①用天平测量物块和遮光条的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺测量遮光条的宽度d＝0.950 cm；用米尺测量两光电门之间的距离s； ②调整轻滑轮，使细线水平； ③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条经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB，求出加速度a； ④多次重复步骤③，求a的平均值； ⑤根据上述实验数据求出物块与水平桌面间动摩擦因数μ。 回答下列问题： (1)物块的加速度