高考物理一輪總復(fù)習(xí) 高考熱點(diǎn)專題 測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)的三種方法課件 新人教版

高考熱點(diǎn)專題(三)測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)的三種方法【熱點(diǎn)概述【熱點(diǎn)概述】動(dòng)摩擦因數(shù)是表示接觸面粗糙程度的重要物理量，在近幾年高動(dòng)摩擦因數(shù)是表示接觸面粗糙程度的重要物理量，在近幾年高考中，測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)已成為熱點(diǎn)。測(cè)定方法主要考中，測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)已成為熱點(diǎn)。測(cè)定方法主要有以下三種：有以下三種：1.1.將動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為加速度的測(cè)量。將動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為加速度的測(cè)量。2.2.將動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為角度的測(cè)量。將動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為角度的測(cè)量。3.3.將研究運(yùn)動(dòng)物體轉(zhuǎn)化為研究靜止物體。將研究運(yùn)動(dòng)物體轉(zhuǎn)化為研究靜止物體?！緹狳c(diǎn)透析【熱點(diǎn)透析】一、將動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為加速度的測(cè)量一、將動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為加速度的測(cè)量當(dāng)物體在水平面或斜面上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若能測(cè)出物體當(dāng)物體在水平面或斜面上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若能測(cè)出物體的加速度，則根據(jù)物體的受力情況和牛頓第二定律就可求出動(dòng)的加速度，則根據(jù)物體的受力情況和牛頓第二定律就可求出動(dòng)摩擦因數(shù)。摩擦因數(shù)?！纠C【例證1 1】（20122012江蘇高考）為測(cè)定木塊與桌面之間的動(dòng)摩江蘇高考）為測(cè)定木塊與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，小亮設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)木擦因數(shù)，小亮設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)木塊塊A A位于水平桌面上的位于水平桌面上的O O點(diǎn)時(shí)，重物點(diǎn)時(shí)，重物B B剛好接觸地面。將剛好接觸地面。將A A拉到拉到P P點(diǎn)，待點(diǎn)，待B B穩(wěn)定后靜止釋放，穩(wěn)定后靜止釋放，A A最終滑到最終滑到Q Q點(diǎn)。分別測(cè)量點(diǎn)。分別測(cè)量OPOP、OQOQ的的長(zhǎng)度長(zhǎng)度h h和和s s。改變。改變h h，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，分別記錄幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，分別記錄幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（1 1）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，發(fā)現(xiàn)）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，發(fā)現(xiàn)A A釋放后會(huì)撞到滑輪。請(qǐng)?zhí)岢鰞蓚€(gè)解決釋放后會(huì)撞到滑輪。請(qǐng)?zhí)岢鰞蓚€(gè)解決方法。方法。（2 2）請(qǐng)根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出）請(qǐng)根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出s-hs-h關(guān)系的圖像。關(guān)系的圖像。（3 3）實(shí)驗(yàn)測(cè)得）實(shí)驗(yàn)測(cè)得A A、B B的質(zhì)量分別為的質(zhì)量分別為m=0.40kgm=0.40kg、M=0.50kgM=0.50kg。根據(jù)。根據(jù)s-hs-h圖像可計(jì)算出圖像可計(jì)算出A A木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=_=_。（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）（結(jié)果保留一位有效數(shù)字）（4 4）實(shí)驗(yàn)中，滑輪軸的摩擦?xí)?dǎo)致）實(shí)驗(yàn)中，滑輪軸的摩擦?xí)?dǎo)致的測(cè)量結(jié)果的測(cè)量結(jié)果_（選（選填填“偏大偏大”或或“偏小偏小”）。）?！窘馕觥窘馕觥?1)(1)為使為使A A不撞到滑輪，應(yīng)設(shè)法減小不撞到滑輪，應(yīng)設(shè)法減小B B落地瞬間落地瞬間A A的速度，的速度，因而可以減小因而可以減小B B的質(zhì)量；增加細(xì)線的長(zhǎng)度或增大的質(zhì)量；增加細(xì)線的長(zhǎng)度或增大A A的質(zhì)量；降低的質(zhì)量；降低B B的起始高度。的起始高度。(2)(2)如圖如圖（3 3）木塊由）木塊由P P至至O O過(guò)程，對(duì)過(guò)程，對(duì)A A、B B由牛頓第二定律得：由牛頓第二定律得：Mg-mgMg-mg= =（M+mM+m）a a1 1, ,又：又：v v2 2=2a=2a1 1h h木塊由木塊由O O至至Q Q過(guò)程，對(duì)過(guò)程，對(duì)A A由牛頓第二定律得：由牛頓第二定律得：mgmg=ma=ma2 2, ,又：又：v v2 2=2a=2a2 2s,s,解得：解得：由圖像得：由圖像得： =1,=1,解得：解得：=0.4=0.4MmshMmsh（4 4）考慮到滑輪的摩擦力做負(fù)功，實(shí)驗(yàn)中要克服滑輪的摩擦）考慮到滑輪的摩擦力做負(fù)功，實(shí)驗(yàn)中要克服滑輪的摩擦力做功，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大。力做功，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大。答案：答案：（1 1）減小）減小B B的質(zhì)量；增加細(xì)線的長(zhǎng)度（或增大的質(zhì)量；增加細(xì)線的長(zhǎng)度（或增大A A的質(zhì)的質(zhì)量；降低量；降低B B的起始高度）的起始高度）（2 2）見(jiàn)解析圖）見(jiàn)解析圖 （3 3）0.4 (4)0.4 (4)偏大偏大 二、將動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為角度的測(cè)量二、將動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為角度的測(cè)量如圖所示，小滑塊從斜面頂點(diǎn)如圖所示，小滑塊從斜面頂點(diǎn)A A由靜止滑至水平部分由靜止滑至水平部分C C點(diǎn)停止。點(diǎn)停止。已知斜面高為已知斜面高為h h，滑塊運(yùn)動(dòng)的整個(gè)水平距離為，滑塊運(yùn)動(dòng)的整個(gè)水平距離為s s，設(shè)滑塊在，設(shè)滑塊在B B處處無(wú)機(jī)械能損失，斜面和水平面與小滑塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，無(wú)機(jī)械能損失，斜面和水平面與小滑塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，則由動(dòng)能定理得則由動(dòng)能定理得mgh-mgcossmgh-mgcoss1 1-mgs-mgs2 2=0=0，即，即mgh-mgs=0mgh-mgs=0，解得解得= =tan= =tan。從計(jì)算結(jié)果可以看出，只要測(cè)出。從計(jì)算結(jié)果可以看出，只要測(cè)出角，就可角，就可以計(jì)算出動(dòng)摩擦因數(shù)。以計(jì)算出動(dòng)摩擦因數(shù)。hs【例證【例證2 2】在測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)中，器材是各部分材質(zhì)相在測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)中，器材是各部分材質(zhì)相同的木質(zhì)軌道（如圖所示，其傾斜部分與水平部分平滑連接，同的木質(zhì)軌道（如圖所示，其傾斜部分與水平部分平滑連接，水平部分足夠長(zhǎng)）、小鐵塊、兩個(gè)圖釘、細(xì)線、量角器。完成水平部分足夠長(zhǎng)）、小鐵塊、兩個(gè)圖釘、細(xì)線、量角器。完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：下列實(shí)驗(yàn)步驟：（1 1）使小鐵塊從軌道上）使小鐵塊從軌道上A A點(diǎn)由靜止滑下，記下小鐵塊在水平軌點(diǎn)由靜止滑下，記下小鐵塊在水平軌 道上道上_時(shí)的位置時(shí)的位置B B；（2 2）用圖釘把細(xì)線）用圖釘把細(xì)線_；（3 3）用量角器測(cè)量）用量角器測(cè)量_；（4 4）小鐵塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)表示為）小鐵塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)表示為_(kāi)?！窘馕觥俊窘馕觥浚? 1）使小鐵塊從軌道上）使小鐵塊從軌道上A A點(diǎn)由靜止滑下，記下小鐵塊點(diǎn)由靜止滑下，記下小鐵塊在水平軌道上靜止時(shí)的位置在水平軌道上靜止時(shí)的位置B B；（2 2）用圖釘把細(xì)線拉緊固定在）用圖釘把細(xì)線拉緊固定在A A、B B兩點(diǎn)間；兩點(diǎn)間；（3 3）用量角器測(cè)量細(xì)線與水平軌道間的夾角）用量角器測(cè)量細(xì)線與水平軌道間的夾角；（4 4）小鐵塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)表示為）小鐵塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)表示為=tan=tan。答案：答案：見(jiàn)解析見(jiàn)解析 三、將研究運(yùn)動(dòng)物體轉(zhuǎn)化為研究靜止物體三、將研究運(yùn)動(dòng)物體轉(zhuǎn)化為研究靜止物體當(dāng)兩個(gè)物體間存在相對(duì)滑動(dòng)，且一個(gè)物體處于靜止或勻速直線當(dāng)兩個(gè)物體間存在相對(duì)滑動(dòng)，且一個(gè)物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則可應(yīng)用平衡條件求出摩擦力的大小和正壓力的大運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則可應(yīng)用平衡條件求出摩擦力的大小和正壓力的大小，從而求出動(dòng)摩擦因數(shù)。常規(guī)方法是研究勻速直線運(yùn)動(dòng)的物小，從而求出動(dòng)摩擦因數(shù)。常規(guī)方法是研究勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，但勻速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)比較困難。若轉(zhuǎn)化為研究靜止的物體，但勻速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)比較困難。若轉(zhuǎn)化為研究靜止的物體，則實(shí)驗(yàn)效果要好得多。體，則實(shí)驗(yàn)效果要好得多?！纠C【例證3 3】（1 1）在一次課外探究活動(dòng)中，某同學(xué)用如圖甲所示）在一次課外探究活動(dòng)中，某同學(xué)用如圖甲所示的裝置測(cè)量放在水平光滑桌面上的鐵塊的裝置測(cè)量放在水平光滑桌面上的鐵塊A A與長(zhǎng)金屬板與長(zhǎng)金屬板B B間的動(dòng)摩間的動(dòng)摩擦因數(shù)，已測(cè)出鐵塊擦因數(shù)，已測(cè)出鐵塊A A的質(zhì)量為的質(zhì)量為1kg1kg，金屬板，金屬板B B的質(zhì)量為的質(zhì)量為0.5kg0.5kg。用水平力用水平力F F向左拉金屬板向左拉金屬板B B，使其向左運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)，使其向左運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示（已放大），則示數(shù)如圖所示（已放大），則A A、B B間的動(dòng)摩擦因數(shù)間的動(dòng)摩擦因數(shù)_。（g g取取10m/s10m/s2 2）（2 2）將紙帶連接在金屬板）將紙帶連接在金屬板B B的后面，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的后面，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下一些計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量后的結(jié)果如圖乙所示，圖中幾個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)一些計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量后的結(jié)果如圖乙所示，圖中幾個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為的時(shí)間間隔為0.1s0.1s，由此可知水平力，由此可知水平力F F_N_N?！窘馕觥俊窘馕觥浚? 1）彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為）彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.5N2.5N，對(duì)，對(duì)A A由平衡條件得由平衡條件得f=2.5Nf=2.5N，又有，又有f=mf=mA Ag g，解得，解得（2 2）由逐差法可得）由逐差法可得由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得F-f=mF-f=mB Ba,a,解得解得F=3.5NF=3.5N。答案：答案：（1 1）0.25 0.25 （2 2）3.5 3.5 Af2.50.25m g1 10 。456123222222ssssssa9T7.509.51 11.49101.503.495.5110m/s9 0.12.0m/s ,（） （）（）（）【熱點(diǎn)集訓(xùn)】【熱點(diǎn)集訓(xùn)】1.1.如圖所示如圖所示, ,為了測(cè)量?jī)蓮埣堉g的動(dòng)摩擦因數(shù)為了測(cè)量?jī)蓮埣堉g的動(dòng)摩擦因數(shù), ,小明同學(xué)設(shè)計(jì)小明同學(xué)設(shè)計(jì)了圖示實(shí)驗(yàn)：在木塊了圖示實(shí)驗(yàn)：在木塊A A下底面和木板下底面和木板B B上表面貼上待測(cè)的紙上表面貼上待測(cè)的紙,B,B木木板水平固定板水平固定, ,砂桶通過(guò)細(xì)線與木塊砂桶通過(guò)細(xì)線與木塊A A相連相連, ,調(diào)節(jié)砂桶中砂的多少，調(diào)節(jié)砂桶中砂的多少，使木塊使木塊A A勻速向左運(yùn)動(dòng)。利用天平測(cè)出砂桶和砂的總質(zhì)量為勻速向左運(yùn)動(dòng)。利用天平測(cè)出砂桶和砂的總質(zhì)量為m,m,以及貼紙木塊以及貼紙木塊A A的質(zhì)量為的質(zhì)量為M M。(1)(1)用以上方法可得兩紙間的動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式為用以上方法可得兩紙間的動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式為_(kāi)。(2)(2)在實(shí)際操作中在實(shí)際操作中, ,發(fā)現(xiàn)要保證木塊發(fā)現(xiàn)要保證木塊A A做勻速運(yùn)動(dòng)較困難，小華做勻速運(yùn)動(dòng)較困難，小華同學(xué)對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)同學(xué)對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn), ,他改進(jìn)的方法是讓木塊他改進(jìn)的方法是讓木塊A A在水平固在水平固定的定的B B木板上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和刻度尺測(cè)木板上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和刻度尺測(cè)得其加速度得其加速度a a。根據(jù)小華的方法。根據(jù)小華的方法, ,測(cè)出的動(dòng)摩擦因數(shù)測(cè)出的動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式的表達(dá)式為為_(kāi)?！窘馕觥俊窘馕觥浚? 1）木塊）木塊A A勻速運(yùn)動(dòng)，砂桶和砂的重力等于摩擦力，勻速運(yùn)動(dòng)，砂桶和砂的重力等于摩擦力，即即f=mg=Mgf=mg=Mg，解得，解得（2 2）由牛頓第二定律得）由牛頓第二定律得mg-Mg=(M+m)amg-Mg=(M+m)a，解得解得答案：答案：（1 1） （2 2）mM 。mgMm aMg 。mM mgMm aMg 2.2.物理小組在一次探究活動(dòng)中測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因物理小組在一次探究活動(dòng)中測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一數(shù)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與穿過(guò)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與穿過(guò)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，另一端通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)線與托盤(pán)連接器的紙帶相連，另一端通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)線與托盤(pán)連接, ,打打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz50Hz。開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤(pán)。開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤(pán)中放入適量砝碼（托盤(pán)和砝碼總質(zhì)量已知），滑塊開(kāi)始做勻加中放入適量砝碼（托盤(pán)和砝碼總質(zhì)量已知），滑塊開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打速運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列小點(diǎn)。出一系列小點(diǎn)。（1 1）如圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分，）如圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分，0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4 4個(gè)打點(diǎn)（圖個(gè)打點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度加速度a=_a=_（保留三位有效數(shù)字）。（保留三位有效數(shù)字）。（2 2）回答下列兩個(gè)問(wèn)題）回答下列兩個(gè)問(wèn)題: :為測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測(cè)量的有為測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測(cè)量的有_。（填入所選物理量前的字母）（填入所選物理量前的字母）A.A.木板的長(zhǎng)度木板的長(zhǎng)度l B. B.木板的質(zhì)量木板的質(zhì)量m m1 1C.C.滑塊的質(zhì)量滑塊的質(zhì)量m m2 2 D. D.滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t t測(cè)量測(cè)量中所選定的物理量時(shí)需要的實(shí)驗(yàn)器材是中所選定的物理量時(shí)需要的實(shí)驗(yàn)器材是_。（3 3）滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)）滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)=_=_（用被測(cè)物理量的（用被測(cè)物理量的字母表示，重力加速度為字母表示，重力加速度為g g）。與真實(shí)值相比，測(cè)量的動(dòng)摩擦）。與真實(shí)值相比，測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)因數(shù)_（選填（選填“偏大偏大”或或“偏小偏小”）。寫(xiě)出支持你的看法）。寫(xiě)出支持你的看法的一個(gè)論據(jù)：的一個(gè)論據(jù)：_。【解析】【解析】本題考查用逐差法處理紙帶的問(wèn)題，用牛頓第二定律本題考查用逐差法處理紙帶的問(wèn)題，用牛頓第二定律測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)。測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)。（1 1）對(duì)紙帶的研究直接利用逐差法取平均值計(jì)算加速度）對(duì)紙帶的研究直接利用逐差法取平均值計(jì)算加速度（2 2）要測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)，就要測(cè)出滑塊受的拉力要測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)，就要測(cè)出滑塊受的拉力N N（托盤(pán)和砝（托盤(pán)和砝碼質(zhì)量已知）和滑塊的質(zhì)量；應(yīng)選碼質(zhì)量已知）和滑塊的質(zhì)量；應(yīng)選C C。測(cè)質(zhì)量時(shí)需要天平。測(cè)質(zhì)量時(shí)需要天平。27654322ssssssa0.497m/s9T（） （）（3 3）根據(jù)牛頓第二定律）根據(jù)牛頓第二定律m m3 3g-mg-m2 2g=g=（m m2 2+m+m3 3）a a得：得： 與真實(shí)值相比，測(cè)量的動(dòng)摩擦因與真實(shí)值相比，測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)偏大，因?yàn)榧垘Ш痛螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦。數(shù)偏大，因?yàn)榧垘Ш痛螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦。答案答案: :(1)0.497m/s(1)0.497m/s2 2 (2)(2)C C 天平天平(3) (3) 偏大偏大 紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦3232m gmma,m g （）3232m gmmam g（）