理论力学摩擦实验报告书吴云清.doc

理论力学摩擦实验报告书 （说明：第一次的报告书由于误将第三个实验的外加力的方向当作水平造成计算结果出现错误，在于同组的同学的讨论后发现了自己的错误，这个报告是上次的勘误，还请老师理解。） 撰写人： 吴云清 学号：1152344 专业：数理强化班 实验时间：2012年10月13日星期六 8:30——10:00 实验目的：本次实验实际上测的是木材与铁之间的摩擦系数，实验通过最大静摩擦系数和滑动摩擦的计算以及由书本习题改编的翻转实验来加深对摩擦现象的定性认识和提高同学们的动手实践能力。 实验内容：本次实验共分为三个部分，分别是最大静摩擦系数的测量、动摩擦系数的测量和翻转实验。 实验器材：MC50摩擦实验装置，SANLINA CS-Z 智能数字测试器，砝码，下端为木材的滑块，滑轮，托盘等。 实验原理： 假设质量为m的滑块沿倾角为Φ的滑道滑下，以沿滑道向下的方向为x轴方向，垂直于滑道向上的方向为y轴方向，其受力分析右图所示。由于静摩擦系数 fs= tanθ(θ为摩擦角)，因此当?θ 时，滑块可沿滑道下滑。下面导出动摩擦系数的表达式。 ∑ Fy=0， N=mgcosΦ ∑ Fx=ma，ma=mgsinΦ-Nfd 解得动摩擦系数的计算公式： fd=tanΦ-a/（gcosΦ） 第三个拓展实验的实验原理见实验数据的整理与分析。 实验步骤：一 最大静摩擦系数的测定 打开装置的开关，并选择手动档； 将滑块置于装置的滑道上（应用抹布将滑块与滑道都擦一下一减小外部因素影响）； 手动调节摩擦实验装置是滑道的倾角缓缓增加，当滑块恰好开始滑动时记录下此时的倾角； 如此重复得到十组数据。 二 滑动摩擦系数的测定 将滑道的倾角调整至适宜的角度（保证滑块可以顺利下滑，可选择机动档调整），并测试一下滑块在滑动过程中是否与光电门等仪器接触； 打开数字测试器，将滑块由滑道的顶端释放； 记录滑动过程中的加速度，重复测试十次，得到十组数据。 三 翻转实验 将滑轮固定于滑道的水平端，并将绳子系于滑块的上端； 不断向托盘中加入砝码直至滑块刚好向上翻转，记录下此时的砝码质量； 逐渐减少托盘中砝码的质量直至滑块刚好向下滑，记录下此时托盘中砝码的质量。 注意事项：本次实验过程中老师一直都在强调实验器材的操作一定要规范，比如在调节滑道的角度时可以选用手动也可以选用机动，但是选择手动开关时一定要确保机动开关关闭了，如果两个开关同时按下可能会造成仪器的损坏。同时，在进行第二个实验时一定要有位同学用毛巾在低端接着防止滑块或装置受损。进行第三个实验时一定要几个同学协同合作，有一位同学手放在砝码的不远处以防止托盘脱落而导致体形较小的砝码遗失。另一位同学要手放在滑块的不远处以防止滑块的掉落对仪器的损坏。 实验数据的记录与处理： 1、最大静摩擦系数的测定实验： 测试次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 测量值Φf（度） 10.14 10.45 10.35 10.11 13.41 11.68 9.85 11.88 12.12 12.68 测量值fs 0.1788 0.1844 0.1826 0.1783 0.2384 0.206 0.1736 0.2104 0.2147 0.2250 最大静摩擦系数的平均值fs（去掉最大值和最小值）： 0.1975 2、木与铁动摩擦系数的测定实验（取g =9.8m/s2） 测试次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 a (m/s2) 0.426 0.394 0.396 0.439 0.386 0.405 0.438 0.330 0.354 0.401 fd 0.4594 0.4631 0.4629 0.4560 0.4640 0.4618 0.4580 0.4704 0.4677 0.4623 动摩擦系数的平均值fd（去掉最大值和最小值）： 0.4624 (注：Φ = 26.94°，tanΦ = 0.5082 , cosΦ = 0.8912 ) 3. 滑块上下滑动和翻倒实验(Φ = 25°，取g=9.8m/s2)： 实验类型 载荷P（g） 水平力Ft（N） 向上翻到 238 2.332 向下滑动 196 1.921 理论分析与计算：木块的信息：30*30*100（单位：mm）质量：680（单位：g） 向下滑时受力图： 向上翻有力矩平衡： 带入数据得P=2.314N 百分差为 由 ，可得 从而 所以 P = 1.624N 因此 百分误差为：δ =