理力摩擦实验.docxVIP

一.实验目的 众所周知，摩擦现象普遍存在于我们的日常生活之中，如开车、走路、抓握东西、攀爬、推动停止物品等，同时摩擦现象涉及的相关因素也较多，如物体材质，接触面积，环境温度等，因此通过研究一些简单的摩擦现象来推动人类对摩擦的认识和利用也就显得十分必要。而本实验则主要测定木块与铁块之间的静摩擦系数，木块与铁块之间的动摩擦系数以及当滑块高度较大时，在斜面上保持平衡所需的最大与最小荷载并作受力分析。由此使学生加深对摩擦这一抽象内容的理解，更好地理解清摩擦的本质并提高学生的感性认识。 二、实验装置与器材 ●装置 MC50摩擦实验装置 SANLINA CS-Z 智能数字测试器 图1 1、滑道角度显示仪2、手动微调按钮3、电动调节按钮4、电动调节角度）5、角度调节电源开关6、光电门7、滑道8、手动微调9、计时器显示仪10、计时器操作键 11、光电门接入端口12、计时器电源开关13、活动平台调节仪14、活动平台 ●仪器 砝码、铁块（680g、30×30×100mm）、滑轮、托盘等。 三、实验原理 1.对于角度的调节，采取机动和手动两种方式，并且可以精确到小数点后两位。 2.对于滑动摩擦系数计算公式推导 假设质量为m的滑块沿滑道?，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，其受力分析如图所示。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=mgcos? ∑ Fx=ma，ma=mgsin?-Nfd 解得动摩擦系数的计算公式：Fd=tan?-a/（gcos?） 3.对于加速度的测量，采取光电门的时间和内部机器的计算直接在屏幕中显示出来，更加的快捷方便。 四、实验内容 1. 通过调整滑板的倾角，测量木板和铁片之间的静摩擦系数。 2. 通过测量两光电门之间的平均加速度，测量木板和铁片之间的动摩擦系数。 3. 将滑块放置较高位置，加载不同载荷时，测定滑块向下滑动以及滑块向上翻倒的最大倾角。 五、实验步骤 1.测定静摩擦系数实验 (1) 手动调整好滑道倾角角度，轻放滑块使滑块放到滑道上不下滑为准； (2) 旋转手动调整按钮，一人将滑道的倾角慢慢调大，大约一秒钟上升0.3度左右，直到滑块达到要滑还没滑时停止，记下十组滑道倾角，去掉最大值和最小值去平均值，即摩擦角； (3) 将所测得的平均倾角代人静摩擦系数公式，即可得木块与铁之间的静摩擦系数。 原理如图 图2 2. 测定动摩擦系数实验 (1) 调整好滑道倾角角度，角度尽量大些。使滑块挡光片正好从光电门支架中穿过，并且靠在滑到一边。使滑块平稳滑下下。 (2) 打开光电门电源，待键盘板显示HELLO时，在键盘板上按选择键，出现1，按选择键直到显示5。再按执行键。 (3) 将装有开口挡光片的滑块放在活动平板上，利用活动平台调节仪将活动平台调节至与滑道相平，放开手后让其顺着滑道下滑，挡光片通过光电门A和B后，出现数据显示，按执行键则显示滑块的平均加速度ā。 (4) 记下十组的平均加速度，去掉最大值和最小值取平均值并代入公式计算即得介质之间的动摩擦系数。 原理如图 图3 3.滑块的上倾和下滑实验 (1)打开滑道调节装置的总电源，按下电动调节按钮，逆时针旋转电动调角旋钮。待滑道倾角增大至25°左右时，按下手动调节按钮，旋转手动调角旋钮，调整倾角为25°。 (2) 利用活动平台调节仪将活动平台调节至水平，并将定滑轮安装在活动平台上。 (3) 将与托盘相连的线穿过活动平台的小孔，并绕过定滑轮，将线的另一端系在滑块上。 (4) 在托盘里放置一定重量的砝码，使得滑块在滑道上保持静止。慢慢增加砝码，至滑块恰要上倾，记录此时托盘中砝码的质量。 (5) 慢慢减少砝码，至滑块恰要下滑，记录此时托盘中砝码的质量。 受力分析如图 图4 上倾时,对右下角点有∑M=0，从而可得Ft的理论值. 下滑时∑Fx=0,∑Fy=0.从而可得Ft的理论值. 六．实验数据记录与处理 a.测定静摩擦系数 测试次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 测量值θ/度 14.38 12.98 11.80 14.68 13.48 13.46 11.21 13.28 12.98 11.97 测量值fs 0.256 0.231 0.209 0.262 0.240 0.239 0.198 0.236 0.231 0.212 fs的平均值(去掉最大值与最小值) 0.232 表1 b.测定动摩擦系数(测量时斜面倾角为22.47°) 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 a(m/s2) 0.177 0.191 0.192