| 研究摩擦力或滑动摩擦因数的实验 题目答案及解析

稿件来源:高途

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必修1

第三章 相互作用

3.3 摩擦力

研究摩擦力或滑动摩擦因数的实验

某同学用图($1$)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数,弹簧秤在竖直方向,通过细线和定滑轮与木块相连,木块放于水平放置的木板上面,在木块上放置砝码慢慢向左拉动水平放置的木板,当木板仍在继续滑动,弹簧秤示数保持稳定时,记录下弹簧秤的读数,多次改变木块上放置砝码的个数,记录不同砝码个数时弹簧秤稳定的读数,某次实验所得数据在下表中给出,其中$F_{3}$的值从图($2$)中弹簧秤的示数读出,取$g=10\;\rm m/s^{2}$。回答下列问题:

砝码的质量$m/\rm kg$$0.05$$0.10$$0.15$$0.20$$0.25$
弹簧秤读数$F/\rm N$$2.15$$2.36$$F_{3}$$2.75$$2.93$

$F_{3}=$                 $\;\rm N$

[["$2.55$"]]

弹簧秤的最小分度为$0.1\;\rm N$,由图可知$F_{3}=2.55\;\rm N$

关于本实验,以下说法正确的是$(\quad\ \ \ \ )$

["

本实验需要用天平测量木块的质量

","

本实验弹簧秤使用前应当放于水平桌面进行较零

","

从滑轮到木块的连线必须保持水平

","

木板从木块下面抽出时必须保持匀速

"]
[["C"]]

根据实验原理可得$F=f=\mu (m+M)g$

$\rm A$.为了测得动摩擦因数,本实验可以通过测量摩擦力增量与砝码重力的变化量的比值来测出摩擦因数,故不需要用天平测量木块的质量,故$\rm A$错误;

$\rm B$.为了消除弹簧自重的影响,本实验弹簧秤使用前应当放于竖直平面进行较零,故$\rm B$错误;

$\rm C$.为了确保木块与木板间的压力为木块与砝码的重力,从滑轮到木块的连线必须保持水平,故$\rm C$正确;

$\rm D$.只要保证木块与木板间有相对滑动,并不要木板从木块下面抽出时必须保持匀速,故$\rm D$错误。

故选:$\rm C$

请写出$f$与砝码质量$m$、木块质量$M$、木板和木块之间的滑动摩擦因数$\mu $及重力加速度大小$g$之间的关系式$f=$                 

[["$\\mu (m+M)g$"]]

木块受到的是滑动摩擦力,根据滑动摩擦力的计算式知$f=\mu (m+M)g$

在图($3$)上绘出$F-m$图线;                

[["

见解析;

"]]

描点画线注意让尽可能多的点分布在线上,不能分布在线上的点尽可能均匀地分布在线的两侧,作图如图所示

根据$F-m$图线写出斜率的表达式$k=$                 ,并求出$\mu $$=$                 。(保留$1$位有效数字)

[["$\\mu g$","$0.4$"]]

根据实验原理可得$F=f=\mu (m+M)g$

整理得$f=(\mu g)m+\mu Mg$

所以图线的斜率表达式$k=\mu g$

$g$$9.80\;\rm m/s^{2}$,取图线上相距较远的两点求斜率$k=\dfrac{2.93-2.15}{0.25-0.05}\;\rm N/kg=3.9\;\rm N/kg$

则动摩擦因数$\mu=\dfrac{k}{g}=\dfrac{3.9}{9.80}\approx 0.4$

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