知识点22：应用动力学方法测动摩擦因数提高版-2027届高考物理一轮复习讲义及对应练习

知识点22：应用动力学方法测动摩擦因数

【知识思维方法技巧】

测定动摩擦因数实验一般结合在“测量做直线运动物体的瞬时速度”“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”或“探究平抛运动的特点”等实验中考查。实验的原理是：利用打点计时器等器材测出物体做匀变速运动的加速度，再利用牛顿第二定律计算动摩擦因数，或者利用平衡条件、动能定理或能量守恒定律等计算动摩擦因数。

考点一：应用牵引法测动摩擦因数

题型一：应用牵引法+传感器进行测量

【典例1提高题】

1．学校物理兴趣小组用如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数。已知当地的重力加速度大小，请完成下列填空。

（1）用弹簧测力计测量5个相同的钩码受到的总重力，其示数如图乙所示，则弹簧测力计的示数___________N，每个钩码的质量___________kg。（结果均保留三位有效数字）

（2）将绕过定滑轮的柔软轻绳的两端分别与木块和弹簧测力计连接，在木块上放钩码；调整实验桌使木板___________，调整滑轮位置使滑轮与木块间的轻绳与木板平行。

（3）向左缓慢拉动木板，待弹簧测力计指针稳定时读出弹簧测力计的示数。

（4）每次往木块上添加一个钩码，重复步骤（3），若根据实验数据，作出弹簧测力计的示数F与钩码个数n的关系图像如图丙所示，则木块的质量___________kg，木块与木板间的动摩擦因数___________。（结果均保留两位有效数字）

【典例1提高题对应练习】

2．某同学用如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数。主要的实验步骤如下：

①用力传感器测得木块所受的重力大小为；

②按图甲安装好装置，使木板水平；

③用力拉动木板，使木板沿桌面向左运动，力传感器记录的拉力大小随时间变化的规律如图乙所示。

(1)为了测量木块与木板间的摩擦力，图甲中细线必须保持________（选填“水平”或“倾斜”）；

(2)根据图乙可知，时刻力传感器记录的拉力大小为_________，木块与木板之间的动摩擦因数大小约为________。（结果均保留两位有效数字）

题型二：应用牵引法+打点计时器进行测量

【典例2提高题】

3．探究“加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。

(1)下列说法正确的是（    ）

A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力

B．小车释放前应靠近打点计时器，且先释放小车后接通打点计时器的电源

C．本实验砝码及砝码盘B的质量应远大于小车A的质量

D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作（为小车质量）图象

(2)在这一实验中，三位同学通过实验分别作出图象，如图中的A、B、C线所示，试分析：未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足得到的图象是图中的图线______；平衡摩擦力过度得到的图象是图中的图线______；没有满足小车质量远大于砝码和砝码盘的总质量得到的图象是图中的图线______。（选填“A”、“B”、“C”）

【典例2提高题对应练习】

4．某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系。

(1)下列做法正确的是（　　）

A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行

B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上

C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源

D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度

(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量___________木块和木块上砝码的总质量（填远大于，远小于，或近似于）

(3)某同学将长木板右端适当垫高，其目的是___________。但他把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大。用表示小车的加速度，表示细线作用于小车的拉力。他绘出的关系图像（如图）是___________。

题型三：应用牵引法+打点计时器+传感器进行测量

【典例3提高题】

5．某兴趣小组在学习摩擦力后，对动摩擦因数产生浓厚兴趣，课后便动手设计如图a所示的装置测量滑块与木板之间的动摩擦因数，将质量为M的滑块放在水平固定的长木板上，滑块前端装有力学传感器，跨过定滑轮的细线一端连接力学传感器，另一端连接砝码盘，盘中放置适当质量的砝码。调节定滑轮与传感器之间的细线与木板平行，滑块尾部连接纸带。接通打点计时器电源，待打点计时器稳定后，静止释放砝码盘，拖动滑块运动，运动过程中，力学传感器测量细线的拉力F大小，当地的重力加速度为g。