1測動摩擦因數(shù)—2021屆高考物理創(chuàng)新實驗復(fù)習(xí)專題檢測

1、創(chuàng)新實驗實驗測量動摩擦因數(shù)1. 采用圖甲所示的裝置測量滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)，圖示滑塊上可放置砝碼，實驗中，滑塊碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達(dá)地面，已知打點計時器工作頻率為 50 Hz.(1)實驗的部分步驟如下：用天平稱出滑塊質(zhì)量M 和鉤碼質(zhì)量m.將紙帶穿過打點計時器，連在滑塊后端，用細(xì)線連接滑塊和鉤碼；將滑塊停在打點計時器附近，放開滑塊，接通電源，滑塊拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下系列點，斷開開關(guān)；改變鉤碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)的操作.請指出以上實驗步驟的重要遺漏與錯誤：遺漏的步驟是： 錯誤的步驟是： (2)圖乙是鉤碼質(zhì)量為 m = 0.05 kg ,滑塊質(zhì)量為M= 0.06 kg時得到

2、的一條紙帶.如圖所示為用刻度尺 測量某一紙帶上的 xi、x2的情況，從圖中可讀出 xi = 3.10 cm, x2=cm.若滑塊運動的加速度 大小為a,重力加速度大小為g=9.8 m/s2.根據(jù)以上相關(guān)物理量寫出動摩擦因數(shù)的表達(dá)式p,由紙帶上數(shù)據(jù)可得出產(chǎn).(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案(1)步驟中應(yīng)調(diào)整細(xì)線與長木板水平且二者相互平行步驟中應(yīng)該先接通電源后釋放滑塊(2)5.50mg m+ M aMg0.38解析 (1)遺漏的步驟是：步驟 中應(yīng)調(diào)整細(xì)線與長木板水平且二者相互平行；錯誤的步驟是：步驟 中應(yīng)該先接通電源后釋放滑塊;(2)由題圖可知：x2= 5.50 cm ；根據(jù)牛頓第二定律：mg wMg

3、= (M + m)a,解得 嚴(yán)吁 臺 M a其中a=_ 一 一一 .J2Ax5.50-3.10 X 10 2T2 一0.12m/s 2 =2.40 m/ s2代入數(shù)據(jù)可得：產(chǎn)0.38.2.甲、乙兩同學(xué)均設(shè)計了測動摩擦因數(shù)的實驗.已知重力加速度為g.(1)甲同學(xué)所設(shè)計的實驗裝置如圖甲所示.其中A為一質(zhì)量為 M的長直木板，B為木板上放置的質(zhì)量為m的物塊，C為物塊右端連接的一輕質(zhì)彈簧測力計.實驗時用力將A從B的下方抽出，通過 C的讀數(shù)Fi即可測出動摩擦因數(shù).則該設(shè)計能測出 (選填“人與8”或“人與地面”)之間的動摩 擦因數(shù)，其表達(dá)式為.(2)乙同學(xué)的設(shè)計如圖乙所示.他在一端帶有定滑輪的長木板上固定A

4、、B兩個光電門，與光電門相連的計時器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運動時間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測 力計能顯示掛鉤處所受的拉力.實驗時，多次改變沙桶中沙的質(zhì)量，每次都讓物塊從靠近光電門A處由靜止開始運動，讀出多組測1 一力計本數(shù)F及對應(yīng)的物塊在兩光電門之間的運動時間t,在坐標(biāo)系中作出 F3的圖線如圖丙所不，圖線的斜率為 k,與縱軸的截距為b,因乙同學(xué)不能測出物塊質(zhì)量，故該同學(xué)還應(yīng)測出的物理量為.根據(jù)該測量物理量及圖線信息可知物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)表達(dá)式為答案 (1)A與B F1 (2)光電門A、B之間的距離x 2xb mgkg解析(1)當(dāng)A達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時 B處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧

5、測力計的讀數(shù) F與B所受的滑動摩擦力 Ff大小相等，B對木板A的壓力大小等于 B的重力mg,由Ff=科的得，嚴(yán)-FL = ,由C的讀數(shù)為F1，F(xiàn)n mg一，一F1可求得 產(chǎn)-F-,為A與B之間的動摩擦因數(shù). mg(2)物塊由靜止開始做勻加速運動，根據(jù)勻加速直線運動位移時間公式得：x=；at2,解得：a=2x 根據(jù)牛頓第二定律,對于物塊：F合=5(1 mg= ma2mx ,可得F= -2F科mgb 2xb口 mg kg .則圖線的斜率為：k=2mx,縱軸的截距為b=(1 mgk與摩擦力是否存在無關(guān)，物塊與長木板間的動摩擦因數(shù):3 . (2014山東理綜)某實驗小組利用彈簧測力計和刻度尺，測量滑塊

6、在木板上運動的最大速度.實驗步驟:用彈簧測力計測量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G;將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細(xì)繩和固定彈簧測力計相連，如圖甲所示.在A端向右拉動木板，待彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F;改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量，重復(fù)步驟；實驗數(shù)據(jù)如下表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61如圖乙所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細(xì)繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測量重物P離地面的高度h;滑塊由靜止釋放后開始運動并最終停在木板上的D點(未與滑輪碰撞)，測量C、D間的距離

7、 s.完成下列作圖和填空：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上作出F G圖線.*F/N(2)由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)尸(保留2位有效數(shù)字).(3)滑塊最大速度的大小v=(用h、s、和重力加速度g表示).答案：(1)如圖所示(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42 均正確)4 3) 2 pgs h解析：(1)由胡克定律可知 FG圖線應(yīng)為一條直線，因此應(yīng)畫一條直線盡可能通過較多的點.(2)由F=/知，動摩擦因數(shù) 科等于圖中直線的斜率，求得 產(chǎn)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正 確).(3)懸掛物P落地之前，滑塊受到細(xì)繩拉力和摩擦力作用在木板上加速，該過程位移為

8、h, P落地后滑塊只在摩擦力的作用下做減速運動，該過程位移為s-hP落地瞬間，滑塊速度最大，根據(jù)滑塊減速階段的運動得 v2=2a(sh),mg= ma,解得：y = 72科gs h .5 .如圖甲所示，某同學(xué)設(shè)計了一個測量滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)的實驗裝置，裝有定滑輪 的長木板固定在水平實驗臺上，長木板上有一滑塊，滑塊右端固定一個動滑輪，鉤碼和彈簧測力計 通過繞在滑輪上的細(xì)線相連，放開鉤碼，滑塊在長木板上做勻加速直線運動。(1)實驗得到一條如圖乙所示的紙帶，相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔為0.1 s,由圖乙中的數(shù)據(jù)可知，滑塊運動的加速度大小是 m/s2(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。-29.81乙

9、（2）讀出彈簧測力計的示數(shù) F,處理紙帶, 以彈簧測力計的示數(shù) F為縱坐標(biāo)，以加速度得到滑塊運動的加速度a;改典鉤碼個數(shù)，重復(fù)實驗。線，如圖丙所示。已知滑塊和動滑輪的總質(zhì)量為m,重力加速度為g,忽略消輪與細(xì)線之間的;摩擦。a為橫坐標(biāo)，得到的圖像是縱軸截耳為 b的一條傾斜直則滑塊和長木板之間的動摩擦因數(shù)嚴(yán)答案：2,（喘xb XB, 、*XBD XOB斛析：加速度m/s2 = 2.4 m/ s2。4 X 0.0128.81 9.61 9.61 X 10 2（2）滑塊受到的拉力Ft為彈簧測力計示數(shù)的兩倍，即：Ft =2F,滑塊受到的摩擦力為：Ff=科mg 由牛頓第二定律可得：FtFf=ma,解得力F

10、與加速度a的函數(shù)關(guān)系式為：F=ma+n2mg由題圖 丙所給信息可得圖像縱軸截距為：b 二歹g解得：尸mg。6 .某同學(xué)利用彈簧測力計、小車、祛碼、鉤碼、木塊和帶有定滑輪的長木板等器材，探究滑動 摩擦力Ff與正壓力Fn之間的關(guān)系，實驗裝置如圖所示.該同學(xué)主要的實驗步驟如下：a.將一端帶有定滑輪的長木板放在水平桌面上，在細(xì)繩一端懸掛適量的鉤碼，使其能夠帶動小 車向右運動b.多次改變木塊上祛碼的個數(shù)，并記錄多組數(shù)據(jù)c.進行數(shù)據(jù)處理，得出實驗結(jié)論請回答下列問題：（1）實驗中應(yīng)測量木塊和木塊上祛碼所受的總重力，并記錄 .（2）利用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，以滑動摩擦力Ff為橫軸，正壓力Fn為縱軸，建立直角坐標(biāo)

11、系.若通過描點，得到一條傾斜的直線，該直線的斜率所表示的物理意義（可用文字描述）為（3）通過實驗可得出的結(jié)論是：.答案：（1）彈簧測力計的示數(shù)（2）動摩擦因數(shù)的倒數(shù)（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，滑動摩擦力Ff與正壓力Fn成正比,大小等于小車受到的正壓力Fn；并記解析：（1）實驗中應(yīng)測量木塊和木塊上祛碼所受的總重力錄彈簧測力計的示數(shù)，該示數(shù)等于小車所受的滑動摩擦力Ff.(2)由Ff=可知，所得Fn- Ff圖線的斜率所表示的物理意義為動摩擦因數(shù)的倒數(shù).(3)通過實驗可得出的結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)，滑動摩擦力Ff與正壓力Fn成正比.6.圖為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置示意圖.實驗步驟如

12、下:d,用米尺用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M,重物的質(zhì)量 m,用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度測量兩光電門之間的距離s;調(diào)整輕滑輪，使細(xì)線水平;讓物塊從光電門 A的左側(cè)由靜止釋放,用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間AtA和AtB,求出加速度a； 多次重復(fù)步驟，求 a的平均值a ;根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)回答下列問題： (1)測量d時，某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1 mm)的示數(shù)如圖13所示.其讀數(shù)為 cm.231|山111山1111”1-11 I ir 111 11051015 20圖13(2)物塊的加速度 a可用d、s、AtA和 用b表示為a=.(3)動摩擦因數(shù)可

13、用M、m、a和重力加速度g表示為 嚴(yán).(4)如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平，由此引起的誤差屬于 (填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”).答案見解析解析 (1)d = 0.9 cm + 12 X 0.05 mm = 0.9 cm + 0.060 cm =0.960 cm(2)因為 VA=*, VB=，又由 2as=vB-vA,得a=(3)設(shè)細(xì)線上的拉力為 Ft,則 mgFt= m a , FtMg= M amg 兩式聯(lián)立得 尸Mg(4)由實驗裝置引起的誤差為系統(tǒng)誤差.7.某同學(xué)用圖甲所示的裝置測量木塊與木板之間的動摩擦因數(shù).跨過光滑定滑輪的細(xì)線兩端分別與木塊和彈簧秤相連，滑輪和木塊間的細(xì)線保持水平，在木塊上方

14、放置祛碼.緩慢向左拉動水平 放置的木板，當(dāng)木塊和祛碼相對桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動時，彈簧秤的示數(shù)即為木塊受到的滑動摩擦力的大小.某次實驗所得數(shù)據(jù)在下表中給出，其中f4的值可從圖乙中彈簧秤的示數(shù)讀出祛碼的質(zhì)里m/kg0.050.100.150.200.25滑動摩擦力f/N2.152.362.55f42.93=就盟瑪_=我逋一ws技u-n於露苗林共 9aBBa - Ba4Bia aBJ ari B.9 B - aja -994M4S rBrd* Bbfa ak_E rrB bBBBBSr bkBBBLE m =H=專運比=笆二旦旗后-F n-rtu rrBtBBBE- 一賓-TrtzI:n:一i

15、B -HB- 3 ! Bdl Bi*_a Bi Bu Bti 9B -I HI rBBBB kfaL rhhfc rrB BtBBBBUr ha BFBB b-e : iBBUBrB. B BL- BL. EB HLLB BBFBi.irr - 一 式H-s:=廿一 ：:一后 蕓=2|=工=總= U-K4UK . BWHawll*. aada ad s1 -一, 邕一g駕券融懶一一一潴G篇 b- R BhlrBiBILBife -Bi HH fekBiEBIR Els三3 箸 TXshMSKn=力二:;: ”IL B_i i -4 9 r iilliilw一一量排三三三E畝一量一留-一盟噩霜犯

16、空錯雪您名綱 =比里E=E=E一teHE(I 0.05 0J0 0.15 0-200,250,30m/Kfi丙鐘=_=三號二三1三; 12 3 4回答下列問題：(1)f4=2.75 N;(2)在圖丙的坐標(biāo)紙上補齊未畫出的數(shù)據(jù)點并繪出f-m圖線；答案：如圖所示(3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板與木塊之間的動摩擦因數(shù)科及重力加速度大小 g之間的關(guān)系式為f=MM + m)g, f-m圖線(直線)的斜率的表達(dá)式為 k=(4)取g=9.80 m/s2,由繪出的f-m圖線求得 尸0.40.(保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)彈簧秤讀數(shù)時應(yīng)估讀，彈簧秤示數(shù)為2.75 N.(2)按數(shù)據(jù)描點連線如圖所示.a(3)由于祛

17、碼和木塊相對桌面靜止，由平衡條件可知f= MM+ m)g,則有f=科Mg科mg f-m圖象中 k=.2.93 2.15 k 0.25 0.05 (4)由 k=o可得 - g-= -980-0.40.8 .某小組設(shè)計了 “用一把刻度尺測動摩擦因數(shù)”的實驗方案.甲Q(1)如圖12甲所示，將一輕質(zhì)彈簧放置在水平桌面上，左端固定，右端與一小滑塊 而不粘連，彈簧處于原長時，滑塊恰好處在桌面邊緣；(可視為質(zhì)點)接觸(2)向左推滑塊，使彈簧壓縮至虛線位置后由靜止釋放，滑塊離開桌面后落到水平地面上.離地面的高度為 h,滑塊平拋過程中發(fā)生的水平位移為x,已知重力加速度大小為測得桌面g,則滑塊離開桌面時的速度(用

18、已知和測得的物理量的符號表示);滑塊位于(3)將彈簧和滑塊在桌面上向左平移一定距離，然后同樣固定彈簧左端，彈簧處于原長時,O點，如圖乙所示.向左推滑塊，使彈簧壓縮量與第一次相同.釋放滑塊，滑塊在水平桌面上滑行一段后停在 A點，測得 OA=x,則可知滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為 (用已知和測得的 物理量的符號表示).(4)本實驗中會引起誤差的因素有 .A.桌面不夠水平B.重力加速度的值比9.80 m/s2大C.彈簧的質(zhì)量不可忽略答案大卷后(4)A解析(2)根據(jù)平拋運動的規(guī)律可知x= v* h = ；gt2,解得V0=x j2h2(3)滑塊在桌面上運動的加速度a= * =林&根據(jù)v02=2ax，,解

19、得 尸4hx (4)桌面不夠水平，則加速度的求解會產(chǎn)生誤差，則動摩擦因數(shù)的求解有誤差，選項x2可知，動摩擦因數(shù)與重力加速度無關(guān)，選項B錯誤；此問題與彈簧的質(zhì)量無關(guān)，選項 C錯誤.4hx所用器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、9 .如圖，某同學(xué)設(shè)計了測量鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)的實驗.米尺、電磁打點計時器、頻率 50 Hz的交流電源、紙帶等.回答下列問題:(1)鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)嚴(yán)度a表布).電做打點計時器仁板既帶(用木板與水平面的夾角出重力加速度g和鐵塊下滑的加速(2)某次實驗時，調(diào)整木板與水平面的夾角使0= 30 .接通電源,靜止開始沿木板滑下.多次重復(fù)后選擇點跡清晰的一條紙帶，如圖開啟打點計時

20、器，釋放鐵塊，鐵塊從8所示.圖中的點為計數(shù)點(每兩個相鄰的計數(shù)點間還有4個點未畫出).重力加速度為9.80 m/s2可以計算出鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)為(結(jié)果保留2位小數(shù)).聆； -11,96- L*20.0() r1葡，附+4.70 5 機 57I76單位0m III答案gsin。 agcos 0(2)0.35解析(1)對鐵塊受力分析，由牛頓第二定律有mgsin。一科 mcos 0= ma,解得 產(chǎn) gsin：. g COs v(2)兩個相鄰計數(shù)點之間的時間間隔1T=5X50s=0.10 s，由逐差法和 Ax=aT2可得X5+X6+X7 X1+X2 + X3 ) ,o a =2- 1.97

21、m/s2,a12T2 gsin 0 a 口代入產(chǎn)gcos廠斛信產(chǎn)0.35.的提供的器材有：帶定滑10 .實驗小組采用如圖甲所示實驗裝置測量木塊與木板間動摩擦因數(shù)輪的長木板，有凹槽的木塊，質(zhì)量為 20 g的鉤碼共n個，打點計時器，電源，紙帶，細(xì)線等。實驗中將部分鉤碼懸掛在細(xì)線下，剩余的鉤碼放在木塊的凹槽中，保持長木板水平，利用打出的紙帶測量木塊的加速度。0、1、2、3、4、5、T=0.02 s,則木塊的加m,測得相應(yīng)的加速度a,(1)正確進行實驗操作，得到一條紙帶，從某個清晰的打點開始，依次標(biāo)注 6,分別測出位置0到位置3、位置6間的距離，如圖乙所示。已知打點周期 速度a=m/s2。(保留三位有

22、效數(shù)字)(2)將木塊凹槽中的鉤碼逐個添加到細(xì)線下端，改變懸掛鉤碼的總質(zhì)量作出a-m圖像如圖丙所示。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8 m/s2,則木塊與木板間動摩擦因數(shù)(保留兩位有效數(shù)字)；科的測量值(選填“大于” “小于”或“等于)真實值，原因是(寫出一個即可)。(3)實驗中(選填“需要”或“不需要”)滿足懸掛鉤碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊和槽中鉤碼總質(zhì)重。答案(1)3.33 (2)0.33(0.320.36均可)大于 滑輪與軸承、細(xì)線間有摩擦，紙帶與打點計時器間有摩擦等(3)不需要三步穩(wěn)解題1 .分析實驗?zāi)康模豪门ｎD第二定律測量木塊與木板間的動摩擦因數(shù)。2 .確定實驗原理：利用牛頓第二定律：mg 1M + 0.02n m)g = (M + 0.02n)a1 ig可信：a=M + 0.02nm U結(jié)合a-m圖像求出木塊與木板間的動摩擦因數(shù)。3.制定數(shù)據(jù)處理方案木塊的加速度大小可由逐差法求得。由牛頓第二定律可知，a-m圖線在縱軸上的截距大小為可代入g= 9.8 m/s2,求出科大小。解析(1)已知打點周期T=0.02 s,根據(jù)逐差法可得木塊的加速度為:X36 X03a= 9T2m/s28.20 3.503.50 X 10 229X 0.022=3.33 m/s2。(2)設(shè)木塊的質(zhì)量為 M,根據(jù)牛頓第二定律有，mg-f=(M + 0.02n)a, f =