測動摩擦因數的方法

胡冰琳

【摘要】動摩擦因數是高中物理很重要的物理量，本文主要歸納五種測動摩擦因數方法。

【關鍵詞】動摩擦因數

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）07-0154-02

動摩擦因數是高中物理很重要的物理量，在高考考綱中沒有要求測動摩擦因數這個實驗，但是歷年高考借助教材已有的實驗裝置遷移測動摩擦因數的試題很多，本文歸納用物理學中不同知識來測動摩擦因數的方法。

一、用平衡知識測動摩擦因數

例1：某實驗小組利用彈簧秤和刻度尺，測量滑塊和木板間的動摩擦因數.

實驗步驟：

①用彈簧秤測量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G；

②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細繩和固定彈簧秤相連，如圖1所示，在A端向右拉動木板，待彈簧秤示數穩定后，將讀數記作F；

③改變滑塊上橡皮泥的質量，重復步驟①②。

實驗數據如下表所示：

（1）根據表中數據在如圖2給定坐標紙上作出F—G圖線。

（2）由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數μ

解析：在A端向右用力拉動木板，待彈簧秤示數穩定后，橡皮泥和滑塊處于平衡狀態，在水平方向受到的彈簧秤的拉力和木板對它的滑動摩擦力大小相等，方向相反，即F=μG，就可以求出μ。

（1）在坐標系中描點，用平滑的直線將各點連接起來，不在直線上的點均勻分布在直線的兩側，如圖3所示。

（2）根據F=μG，F—G圖線的斜率反映了滑塊與木板間的動摩擦因數， 所以μ≈0.40。

二、用牛頓第二定律測動摩擦因數

例2：圖4為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數的實驗裝置示意圖。實驗步驟如下： ①用天平測量物塊和遮光片的總質量M和重物的質量m，用游標卡尺測量遮光片的寬度d；用米尺測量兩光電門之間的距離s；

三、用動能定理測動摩擦因數

例3：為測定木塊與桌面之間的動摩擦因數，小亮設計了如圖所示的裝置進行實驗，實驗中，當木塊A位于水平桌面上的O點時，重物B剛好接觸地面，將A拉到P點，待B穩定后靜止釋放，A最終滑到Q點，分別測量OP、OQ的長度h和s，重復上述實驗，分別記錄幾組實驗數據。

例4：測量物塊Q與平板P之間的動摩擦因數的實驗裝置如圖8所示。AB是半徑足夠大的、光滑的四分之一圓弧軌道，與水平固定放置的P板的上表面BC在B點相切，C點在水平地面的垂直投影為C'。重力加速度為g。實驗步驟如下：

①用天平稱出物塊Q的質量m；

②測量出軌道AB的半徑R、BC的長度L和CC'的高度h；

③將物塊Q在A點由靜止釋放，在物塊Q落地處標記其落地點D；

④重復步驟③，共做10次；

⑤將10個落地點用一個盡量小的圓圍住，用米尺測量圓心到C'的距離s。

用實驗中的測量量表示物塊Q與平板P之間的動摩擦因數μ。

五、用自由落體和勻變速運動測動摩擦因數

例5：某探究小組設計了測定動摩擦因數的實驗方案。如圖所示，將一個小球和一個滑塊用細繩連接，跨在斜面上端。開始時小球和滑塊均靜止，剪斷細繩后，小球自由下落，滑塊沿斜面下滑，可先后聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音，保持小球和滑塊釋放的位置不變，調整擋板位置，重復以上操作，直到能同時聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音。用刻度尺測出小球下落的高度H、滑塊釋放點與擋板處的高度差h和沿斜面運動的位移x。（空氣阻力對本實驗的影響可以忽略）用實驗中的測量量表示滑塊與斜面間的動摩擦因數μ。

從上面五個例題可以發現，試題從不同角度測動摩擦因數，但在求解的過程中，只要抓住物理學中的基本規律，就能靈活求解。