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动摩擦因数测定实验报告

动摩擦因数的几种测量方法[1]

动摩擦因数的几种测量方法

高中物理实验中动摩擦因数的测量方法进行分类整理如下：

方法一：利用平衡条件求解。在学习过计算滑动摩擦力公式f=

μN之后，可以利

用平衡条件进行实验。

例1：如图1所示，甲、乙两图表示用同一套器材测量铁块P

与长金属板之间的动摩擦因数的两种不同方法。已知铁块P所受

重力大小为5N，甲图使金属板静止在水平桌面上，用手通过弹簧

秤向右拉P，使P向右运动；乙图把弹簧秤的一端固定在墙上，

用力水平向左

你认为两种方法比较，哪种方法可行？你判断的理由是。图

中已经把两种方法中弹簧秤的示数（单位：N）情况放大画出，则

铁块P与金属板间的动摩擦因数的大小是

分析与解答：以铁块P为研究对象，显然，在甲图所示方法下，

弹簧秤对铁块P的拉力只有在铁块匀速前进时才等于滑动摩擦力

的大小，但这种操作方式很难保证铁块P匀速前进。而在乙图所

示方法下，不论金属板如何运动，铁块P总是处于平衡状态，弹

簧秤的示数等于铁块所受滑动摩擦力的大小，故第二种方法切实

可行，铁块所受摩擦力f=2.45N。

由于铁块在水平方向运动，其在竖直方向受力平衡，故此时正

压力在数值上等于铁块所受重力大小，即N=5N，由f=μN得μ=

方法二：利用牛顿运动定律求解

例2：为了测量小木块和斜面间的动摩擦因数，某同学设计了

如图2所示的实验：在小木块上固定一个弹簧秤（弹簧秤的质量

不计），弹簧秤下吊一个光滑

f

=0.49N

小球，将木板连同小球一起放在斜面上，如图所示，用手固定住

木板时，弹簧秤的示数为F1，放手后木板沿斜面下滑，稳定时弹

簧秤的示数为F2，测得斜面的倾角为θ，由测量的数据可以计算

出小木板跟斜面间的动摩擦因数是多少？

分析与解答：对小球，当装置固定不动时，据平衡条件有

F1=mgsinθ①当整个装置加速下滑时，小球加速度a=对整个装置

有a=gsinθ-μgcosθ得

F1-F2

②，亦即整体加速度，所以m

μ=

gsinθ-a

③

gcosθ

把①、②两式代入③式得

F1F1-F2

-

F2Fgsinθ-aμ====2tgθ

gcosθgcosθmgcosθF1

方法三：利用动力学方法求解

例3：为测量木块与斜面之间的动摩擦因数，某同学让木块从

斜面上端由静止开始匀加速下滑，如图3所示，他使用的实验器

材仅限于（1）倾角固定的斜面（倾角θ已知），（2）木块，（3）

秒表，（4）米尺。

实验中应记录的数据是。计算动摩擦因数的公式是μ

为了减少测量的误差，可采用的办法是分析与解答：本题可

从以下角度思考：

图3

12

at知，只要测出斜边长S和下滑时间t，则可以计算出加速度。

再2

12

由牛顿第二定律可以写出加速度的表达式a=gsinθ-μgcosθ。

将此式代入S=

at得

2

由运动学公式S=

动摩擦因数的表达式μ=tgθ-

2S

。

gt2cosθ

2S

、多次测量取平均值

gt2cosθ

故本题答案为：斜边长S和下滑时间t，μ=tgθ-

方法四：利用纸带求解。借助打点计时器，计算出加速度，再

由牛顿第二定律求解。例4：一打点计时器固定在斜面上某处，

一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图4，图5

是打出的纸带一段，其中g为当地重力加速度。

1．已知打点计时器使用的交流电频率为50HZ，利用图2给出的

数据可求出小车下滑的加速度a=m/s2.

2．为了求出小车下滑过程中所受的阻力，还需测量的物理量有。

3、用测得的量及加速度a表示动摩擦因数的计算式为μ=

图4

图5

分析与解答：从纸带可以很方便计算出a=

s2

=