資源簡介

(共17張PPT)
第二章　相互作用——力
教考銜接課2　探究摩擦力大小
源于教材人教版必修第一冊第三章第2節“問題”和“演示”
問題：探究滑動摩擦力大小
用彈簧測力計拖動水平固定木板上的木塊，使它做勻速運動，測力計的示數等于木塊所受摩擦力的大小。改變木塊和木板之間的壓力，摩擦力的大小也隨之改變。
如果摩擦力的大小跟壓力的大小存在某種定量關系的話，它們可能是怎樣的關系呢？
演示：探究靜摩擦力大小隨拉力的變化
把木塊放在水平長木板上，用彈簧測力計沿水平方向拉木塊。在拉力F增大到一定值之前，木塊不會運動，此種情況下靜摩擦力的大小等于拉力的大小。
在彈簧測力計的指針下輕塞一個小紙團，它可以隨指針移動，并作為指針到達最大位置的標記(如圖)。繼續用力，當拉力達到某一數值時木塊開始移動，此時拉力會突然變小。
測量靜摩擦力的實驗裝置
如果用力傳感器代替彈簧測力計做這個實驗，能夠在計算機屏幕上直接得到拉力隨時間變化的F-t圖像(如圖)。
F-t圖像
一、真題鏈接
1．(2020·北京卷)某同學利用圖甲所示裝置研究摩擦力的變化情況。實驗臺上固定一個力傳感器，傳感器用棉線拉住物塊，物塊放置在粗糙的長木板上。水平向左拉木板，傳感器記錄的F-t圖像如圖乙所示。下列說法正確的是(　　)
A．實驗中必須讓木板保持勻速運動
B．圖乙中曲線就是摩擦力隨時間的變化曲線
C．最大靜摩擦力與滑動摩擦力之比約為10∶7
D．只用圖乙中數據可得出物塊與木板間的動摩擦因數
√
C　[實驗中物塊處于平衡狀態即可，沒有必要讓木板保持勻速運動，故選項A錯誤；由于物塊處于平衡狀態，故其水平方向上受的拉力(傳感器的示數)等于摩擦力，但不能說拉力(傳感器的示數)就是摩擦力，兩力屬于平衡力的關系，故選項B錯誤；由題圖乙可以看出，最大靜摩擦力約為10 N，滑動摩擦力約為7 N，兩者之比約為10∶7，故選項C正確；由于不知道物塊的重力，也就不知道正壓力，因此只用題圖乙的數據無法求出物塊與木板間的動摩擦因數，故選項D錯誤。]
2．(2023·湖北卷)某同學利用測質量的小型家用電子秤，設計了測量木塊和木板間動摩擦因數μ的實驗。
如圖(a)所示，木板和木塊A放在水平桌面上，電子秤放在水平地面上，木塊A和放在電子秤上的重物B通過跨過定滑輪的輕繩相連。調節滑輪，使其與木塊A間的輕繩水平，與重物B間的輕繩豎直。在木塊A上放置n(n＝0，1，2，3，4，5)個砝碼(電子秤稱得每個砝碼的質量m0為20.0 g)，向左拉動木板的同時，記錄電子秤的對應示數m。
(1)實驗中，拉動木板時________(選填“必須”或“不必”)保持勻速。
(2)用mA和mB分別表示木塊A和重物B的質量，則m和mA、mB、m0、μ、n所滿足的關系式為m＝________________________。
(3)根據測量數據在坐標紙上繪制出m-n圖像，如圖(b)所示，可得木塊A和木板間的動摩擦因數μ＝________(結果保留2位有效數字)。
不必
mB－μ(mA＋nm0)
0.40
二、真題拓展
3．某同學用圖(a)所示的裝置測量木塊與木板之間的動摩擦因數。跨過光滑定滑輪的細線兩端分別與木塊和彈簧測力計相連，滑輪和木塊間的細線保持水平，在木塊上方放置砝碼。緩慢向左拉動水平放置的木板，當木塊和砝碼相對桌面靜止且木板仍在繼續滑動時，彈簧測力計的示數即為木塊受到的滑動摩擦力的大小。某次實驗所得數據在表中給出，其中f4的值可從圖(b)中彈簧測力計的示數讀出。
砝碼的質量m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
滑動摩擦力f/N 2.15 2.36 2.55 f4 2.93
回答下列問題：
(1)f4＝________N。
(2)在圖(c)的坐標紙上補齊未畫出的數據點并繪出f-m圖線。
(3)f與m、木塊質量M、木板與木塊之間的動摩擦因數μ及重力加速度大小g之間的關系式為f＝__________，f-m圖線(直線)的斜率的表達式為k＝________。
(4)取g＝9.80 m/s2，由繪出的f-m圖線求得μ＝________(結果保留2位有效數字)。
2.73
見解析圖
μ(M＋m)g
μg
0.40
[解析]　(1)對彈簧測力計進行讀數得2.73 N。
(2)在題圖(c)上添加(0.05 kg，2.15 N)、(0.20 kg，2.73 N) 這兩個點，畫一條直線，使盡可能多的點落在這條直線上，不在直線上的點大致均勻分布在直線兩側，如圖所示。
(3)由實驗原理可得f＝μ(M＋m)g，f-m圖線的斜率為k＝μg。
(4)根據題圖(c)求出k＝ m/s2＝3.9 m/s2，代入數據得μ≈0.40。
謝 謝 ！

展開更多......

收起↑