第三板块 专题八 主题一 物体动摩擦因数的测量-【新高考方案】2024年高考物理二轮复习专题增分方略（老教材）

新高考方案·专题增分方略物理 专题八聚焦热点命题视角，破解力学实验的创新性考法 主题一物体动摩擦因数的测量 方案（一）利用平衡条件测量动摩擦因数 方案（二） 利用牛顿第二定律测量动摩擦因数 [例1](2023·湖北高考)某同学利用测质量 [例2]某实验小组设计 打点计时器纸蒂 的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动 了图甲所示的实验装置来测 木块 摩擦因数：的实验。如图(a)所示，木板和木块A 量木块与平板间的动摩擦因 放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块A 数，其中平板的倾角0可调。 2 和放在电子秤上的重物B通过跨过定滑轮的轻绳 487890112路4517 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=0,: (1)获得纸带上点的部分实验步骤如下： 1,2,3,4,5)个砝码（电子秤称得每个砝码的质量 A.测量完毕，关闭电源，取下纸带 m0为20.0g),向左拉动木板的同时，记录电子秤 B.接通电源，待打点计时器工作稳定后放开木块 的对应示数m。 C.把打点计时器固定在平板上，将木块尾部与 fm/g 纸带相连，使纸带穿过限位孔 60 5 D.将木块靠近打点计时器 码 木。 40 滑轮 木板了A 30 上述实验步骤的正确顺序是： 亚物 B出子秤 10 (用字母填写)。 图(a) 图(6) (2)打点计时器的工作频率为50Hz,纸带上计数 (1)实验中，拉动木板时 (填“必须”或 点的间距如图乙所示。根据纸带求出木块的加 “不必”)保持匀速。 速度a m/s2(保留两位有效数字)。 (2)用mA和mt分别表示木块A和重物B的质 (3)若重力加速度g=9.8m/s2,测出斜面的倾角 0,sin0=0.60,cos0=0.80,若木块的质量为 量，则m和mA、mB、mo、n所满足的关系式为 m=0.20kg,则木块与平板间的动摩擦因数4= m三 (保留两位有效数字)。 (3)根据测量数据在坐标纸上绘制出rn图像，如 (4)若另一小组利用图甲装置验证了牛顿第二定 图(b)所示，可得木块A和木板间的动摩擦因数 律，则实验时通过改变 ,验证质量 H= (保留2位有效数字)。 一定时，加速度与力成正比的关系：通过改变 听讲随笔： ,验证力一定时，加速度与质量成 反比的关系。 听讲随笔： …[创新分析] (1)当木块和砝码相对桌面静止时，无论木板向左匀 速还是加速运动，电子秤的示数均恒定不变。 [创新分析] (2)利用m图线的斜率恒定、大小可求，进而求出 先测量木块的加速度，再利用牛顿第二定律列方 的大小。 程求出动摩擦因数的大小。 56 第三板块力学实验 方案（三）利用功能关系测量动摩擦因数 回答下列问题： [例3](2023·德阳高三调研)某同学利用图 (1)实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量 1中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关 为 J(保留三位有效数字)： 系。所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、 (2)步骤④中的表格所缺数据为 50g的钩码若干，光电门2个、数字计时器、带遮光 (3)以M为横轴，△E为纵轴，选择合适的标度，在 条的滑块（质量为200g,其上可放钩码）、刻度尺。当 图2中绘出△E-M图像： 地重力加速度为9.80m/s2。实验操作步骤如下： △E/J 遮光条光屯门1光屯门2 图1 ①安装器材：调整两个光电门距离为50.00cm,轻 M/kg 细绳下端悬挂4个钩码，如图1所示： 图2 ②接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个 (4)若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做 光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门 功，则滑块与木板之间的动摩擦因数为 的速度； (保留两位有效数字)。 ③保持绳下端悬挂4个钩码不变，在滑块上依次 听讲随笔： 增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重 复上述步骤： ④完成5次测量后，计算出每次实验中滑块及所载 钩码的总质量M、系统（包含滑块、滑块所载钩码 和轻细绳悬挂钩码)总动能的增加量△E及系 统总机械能的减少量△E,结果如下表所示： [创新分析] M/kg 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 滑块和钩码组成的系统机械能的减少量等于滑 △E./月 0.587 0.490 0.392 0.294 0.195 块克服摩擦力所做的功，即△E=MgL,结合△E-M △E/J 0.393 0.490 0.686 0.785 图像及一g↓，可求出动摩擦因数：的大小 主题二 智能设备在力学实验中的应用 应用（一）利用光电传感器测重力加速度 (1)除图中所用的实验器材外，该实验还需要 [例1门(2022·辽宁高考)某同学利用如图所 (填“天平”或“刻度尺”)： 示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排 (2)