探探究究摩摩擦擦力力的的实实验验庞留根庞留根吕叔湘中学吕叔湘中学2007年年7月月http:/www.dyszplg.com Email: dyszplgyahoo.com.cn07届广东省惠阳市综合测试卷三届广东省惠阳市综合测试卷三 706年江年江苏连云港市最后模云港市最后模拟考考试1107年年1月广东省汕尾市调研测试月广东省汕尾市调研测试11(2)07年上海虹口区教学质量检测三年上海虹口区教学质量检测三18 2007年高考江苏卷年高考江苏卷13探探 究究 摩摩 擦擦 力力 的的 实实 验验07届广东省惠阳市综合测试卷三届广东省惠阳市综合测试卷三 77.在在探探究究摩摩擦擦力力的的实实验验中中，有有弹弹簧簧测测力力计计水水平平拉拉一一放放在在水水平平桌桌面面上上的的小小木木块块，小小木木块块的的运运动动状状态态和和弹弹簧簧测测力力计计的的读读数数如如下下表表所所示示（每每次次实实验验时时，木木块块与与桌桌面面的的接接触面相同）则由下表分析可知触面相同）则由下表分析可知 （ ）A木块受到的最大摩擦力为木块受到的最大摩擦力为0.7 NB木块受到最大静摩擦力可能为木块受到最大静摩擦力可能为0.6 NC在这五次实验中，木块受到在这五次实验中，木块受到的摩擦力大小有三次是相同的的摩擦力大小有三次是相同的D在这五次实验中，木块受到的摩擦力大小各不相同在这五次实验中，木块受到的摩擦力大小各不相同实验次数实验次数小木块的运动状态小木块的运动状态弹簧测力计读数弹簧测力计读数（N）1静止静止0.42静止静止0.63直线加速直线加速0.74匀速直线匀速直线0.55直线减速直线减速0.3B C06年江年江苏连云港市最后模云港市最后模拟考考试1111（10分分）为为了了测测量量两两张张牛牛皮皮纸纸之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数，某某同同学学设设计计了了一一个个实实验验，如如图图所所示示。在在长长木木板板A的的上上表表面面和和木木块块B的的下下表表面面贴贴上上待待测测牛牛皮皮纸纸，调调整整木木板板与与水水平平方方向向的的夹夹角角，使使B在在A上上做做匀匀速速运运动动。（重重力力加加速速度度g为已知）为已知） 一一次次实实验验中中，该该同同学学使使B在在A上上匀匀速速下下滑滑，测测量量出出=0. 则牛皮纸之间的动摩擦因数则牛皮纸之间的动摩擦因数= 。在在实实际际操操作作中中发发现现,要要保保证证木木块块在在斜斜面面上上做做匀匀速速运运动很困难动很困难,请你对这个实验加以改进请你对这个实验加以改进,克服这一困难。克服这一困难。 ABtan0简述你设计的改进方案：简述你设计的改进方案： 。 你设计的改进方案中，要添加的主要器材有：你设计的改进方案中，要添加的主要器材有： 。根据你改进的方案进行测量，根据你改进的方案进行测量， 动摩擦因数的表达动摩擦因数的表达式为式为 = 。使使木木块块在在斜斜面面上上向向下下运运动动，用用打打点点计计时时器器在在纸纸带带上上记记录录运运动动情情况况，分分析析纸纸带带求求出出其其运运动动的的加加速速度度，进进而而计算出动摩擦因数计算出动摩擦因数打点计时器、电源、导线等打点计时器、电源、导线等07年年1月广东省汕尾市调研测试月广东省汕尾市调研测试11(2)11.（2）（6分分）光光电电计计时时器器是是一一种种研研究究物物体体运运动动情情况况的的常常用用计计时时仪仪器器，其其结结构构如如图图A所所示示，a、b分分别别是是光光电电门门的的激激光光发发射射和和接接收收装装置置，当当有有物物体体从从a、b间间通通过过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。 利用如图利用如图B所示装置测量滑块与长所示装置测量滑块与长1m左右的木板间左右的木板间动摩擦因数，图中木板固定在水平面上，木板的左壁动摩擦因数，图中木板固定在水平面上，木板的左壁固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧（弹簧长度与固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧（弹簧长度与木板相比可忽略）木板相比可忽略）,弹簧右端与滑块接触，弹簧右端与滑块接触，1和和2是固是固定在木板上适当位置的两个光电门定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个与之连接的两个光电计时器没有画出。现使弹簧解除锁定，滑块获得光电计时器没有画出。现使弹簧解除锁定，滑块获得一定的初速度后一定的初速度后,水平向右运动，光电门水平向右运动，光电门1、2各自连各自连接的计时器显示的挡光时间分别为接的计时器显示的挡光时间分别为2.010-2 s和和 5.010-2 s，用游标卡尺测量小滑块的宽度用游标卡尺测量小滑块的宽度d,卡尺示数如图卡尺示数如图C所所示示. 读出滑块的宽度读出滑块的宽度d= cm.滑滑块块通通过过光光电电门门1的的速速度度v1= m/s；滑滑动动通通过过光光电门电门2的速度的速度v2= m/s ；若用米尺测量出两个光电门之间的距离为若用米尺测量出两个光电门之间的距离为L，已知已知当地的重力加速为当地的重力加速为g，则滑块与木板动摩擦因数表达式则滑块与木板动摩擦因数表达式为为 （各量均用字母表示）。（各量均用字母表示）。 L12B567cm010CA00.0光电门光电门光电计时器光电计时器显示屏显示屏ab5.502.751.1007年上海虹口区教学质量检测三年上海虹口区教学质量检测三18 18. （7分分）我我们们经经常常能能在在电电视视上上看看到到这这样样的的情情景景：站站在在悬悬崖崖下下的的人人仰仰头头望望着着生生长长在在崖崖间间的的树树，把把手手中中的的长长绳绳抛抛向向树树干干，由由于于绳绳端端系系着着一一块块石石头头，所所以以绳绳便便绕绕着着树树干干缠缠了几圈，然后那人攀着长绳就上了崖顶。了几圈，然后那人攀着长绳就上了崖顶。（1）请请你你就就此此人人攀攀着着绳绳子子向向上上而而绳绳却却不不滑滑落落下下来来提提出出一个和摩擦力有关的问题。一个和摩擦力有关的问题。 。（2）小小辉辉同同学学认认为为绳绳在在不不被被拉拉断断的的前前提提下下，能能够够承承受受的的拉拉力力F与与绳绳子子缠缠绕绕的的圈圈数数n会会有有某某种种关关系系，即即如如果果绳绳子子绕绕树树3圈圈就就可可让让一一个个质质量量为为30kg的的少少年年攀攀绳绳向向上上而而不不滑滑落落，那那么么一一个个质质量量为为60kg的的人人要要通通过过此此绳绳向向上上，绳绳子子所绕圈数所绕圈数n就要大于就要大于3。于是他设计并做了实验。于是他设计并做了实验。我们已知我们已知f=N，1，即，即fN，为何这种情景下，为何这种情景下，f可可等于人对绳的拉力等于人对绳的拉力,即即f 的大小与重力的大小相等？的大小与重力的大小相等？圈数圈数n0.51.52.53.54.55.5钩码、钩码、金属棒、金属棒、棉线棉线1个个钩码钩码测力计读数测力计读数/N1.1110.3440.1530.0590.0570.057摩擦力摩擦力/N0.8491.616X1.9011.9031.9032个个钩码钩码测力计读数测力计读数/N2.2420.6820.3120.0610.0430.043摩擦力摩擦力/N1.6783.2383.6083.8593.8773.877钩码、钩码、塑料棒、塑料棒、棉线棉线1个个钩码钩码测力计读数测力计读数/N0.8620.2630.1190.0710.0470.047摩擦力摩擦力/N1.0981.6971.8411.8891.9131.9132个个钩码钩码测力计读数测力计读数/N1.7360.5350.2280.0710.0470.047摩擦力摩擦力/N2.1843.3853.6923.8493.8733.873实验原理见图，图中每个钩码重为实验原理见图，图中每个钩码重为1.96N，在测力器一端施加向下的力，在测力器一端施加向下的力，在使钩码静止时，从测力器上获得在使钩码静止时，从测力器上获得读数。下表是实验数据的记录。读数。下表是实验数据的记录。测测力力器器（a）表中表中X处的值为处的值为 。（b）从以上的数据中你能得出的结论是从以上的数据中你能得出的结论是 。(1.96-0.153 ) =1.807在材料（绳、棒）确定后，摩擦力随绳的在材料（绳、棒）确定后，摩擦力随绳的缠绕圈数的增多而增大。缠绕圈数的增多而增大。在绳所绕的圈数一定时，塑料棒与棉线在绳所绕的圈数一定时，塑料棒与棉线之间产生的摩擦力比金属棒与棉线之间之间产生的摩擦力比金属棒与棉线之间产生的摩擦力大；产生的摩擦力大；在绳所绕的圈数一定时，所挂重物越重，在绳所绕的圈数一定时，所挂重物越重，绳与棒之间产生的摩擦力越大等。绳与棒之间产生的摩擦力越大等。题目题目2007年高考江苏卷年高考江苏卷13 13、（13分分）如如题题13（a）图图，质质量量为为M的的滑滑块块A放放在在气气垫垫导导轨轨B上上，C为为位位移移传传感感器器，它它能能将将滑滑块块A到到传传感感器器C的的距距离离数数据据实实时时传传送送到到计计算算机机上上，经经计计算算机机处处理理后后在在屏屏幕幕上上显显示示滑滑块块A的的位位移移时时间间（s-t）图图象象和和速速率率时时间间（v-t）图图象象。整整个个装装置置置置于于高高度度可调节的斜面上，斜面的可调节的斜面上，斜面的长度为长度为l、高度为高度为h。（。（取取重力加速度重力加速度g=9.8m/s2，结结果可保留一位有效数字）果可保留一位有效数字）lhCAB题题13(a)图图（1）现现给给滑滑块块A一一沿沿气气垫垫导导轨轨向向上上的的初初速速度度，A的的v-t图图线线如如题题13(b)图图所所示示。从从图图线线可可得得滑滑块块A下下滑滑时时的的加加速速度度a= m/s2 ,摩摩擦擦力力对对滑滑块块A运运动动的的影影响响 。（填（填“明显明显,不可忽略不可忽略”或或“不明显不明显,可忽略可忽略”）（2）此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过）此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过改变改变 ,可验证质量一定时，加速度与力成可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；实验时通过改变正比的关系；实验时通过改变 ， ,可验证力一定时，加可验证力一定时，加速度与质量成反比的速度与质量成反比的关系。关系。0.60.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.51.11.00.90.80.70.00.51.01.52.02.53.0v/(ms-1)t/s题题13(b)图图6不明显不明显,可忽略可忽略斜面高度斜面高度h滑块滑块A的质量的质量M及斜面及斜面高度高度h,且使且使Mh不变不变（3）将将气气垫垫导导轨轨换换成成滑滑板板,滑滑块块A换换成成滑滑块块A,给给滑滑块块A一一沿沿滑滑板板向向上上的的初初速速度度，A的的s-t图图线线如如题题13(c)图图。图图线线不不对对称称是是由由于于造造成成的的,通通过过图图线线可可求求得得滑滑板板的的倾倾角角 (用用反反三三角角函函数数表示表示)，滑块与滑板间的动摩擦因数，滑块与滑板间的动摩擦因数 .0.00.20.4 0.50.90.80.70.00.10.20.30.40.50.6s/mt/s0.60.10.31.00.70.80.91.0题题13(c)图图滑动摩擦力滑动摩擦力(3)解：解： 上滑时，上滑时，s1 =1/2 g(sin+cos)t12下滑时，下滑时，s2=1/2 g(sin-cos)t22代入图给数据代入图给数据s1= s2=0.7mt1=0.4s t2=0.6s解得解得sin=0.6 =0.3=arcsin0.6arcsin0.60.3题目题目