专题06 力学实验2—验证牛顿第二定律及动摩擦因数的测定（解析版）

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专题 06 力学实验 2—验证牛顿第二定律及动摩擦因数的求解

（2012-2021）

题型一、摩擦因数的求解..........................................................1

题型二、验证牛顿第二定律及其拓展类问题..........................................6

题型三、实验器材的读数及验证牛顿第二定律........................................8

题型一、摩擦因数的求解

1.（2021 全国甲）为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌

面上，形成一倾角为的斜面（已知 sin =0.34，cos =0.94），小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示。

该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得 5个连续相等时间间隔（每个时间

间隔∆T=0.20s）内小铜块沿斜面下滑的距离 si（i=1，2，3，4，5），如下表所示。

s1s2s3s4s5

5.87cm 7.58cm 9.31cm 11.02cm 12.74cm

由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为___________m/s2，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数

为___________。（结果均保留 2位有效数字，重力加速度大小取 9.80m/s2）

【答案】 (1). 0.43 (2). 0.32

【解析】（1）根据逐差法有

（2）对小铜块受力分析根据牛顿第二定律有

代入数据解得

2.（2020 年北京）.某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。实验台上固定一个力传感器，传感器

用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。水平向左拉木板，传感器记录的图像如图乙所示。

下列说法正确的是（　　）

实验中必须让木板保持匀速运动

B. 图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线

C. 最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为 10:7

D. 只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数

【答案】C

【解析】AB．为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，故物块一直要处于静止状态，则向左的摩擦力一直与

向右轻绳的拉力平衡，图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线，故图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲

线，由图可乙知向右轻绳的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力

作用，所以不需要让木板保持匀速运动，故 AB 错误；

C．由图可知，最大静摩擦力约为 10N，滑动摩擦力约为 7N，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为

10:7，故 C正确；D．结合滑动摩擦力的公式：，

可知，由于不知道物块的重力，故无法求物块与木板间的动摩擦因数，故 D错误。

故选 C。

3.（2018 全国 2）某同学用图（a）所示的装置测量木块与木板之间的摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两

端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块之间的细线保持水平，在木块上放置砝码。缓慢向左拉动水平放

置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力

的大小。某次实验所得数据在下表中给出，其中的值从图（b）中弹簧秤的示数读出。

砝码的质量 m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

滑动摩擦力 f/N 2.15 2.36 2.55 2.93

回答下列问题

（1）=__________N

（2）在图（c）的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f-m 图线；

（3）f与m、木块质量 M、木板和木块之间的滑动摩擦因数及重力加速度大小 g之间的关系式

f=__________，f-m 图线（直线）的斜率的表达式k=____________;

（4）取 g=9.80 m/ ，由绘出的 f-m 图线求得（保留 2位有效数字）

【答案】：（1）2.75 （2）如图所示（3）μ（M+m）g μg （4）0.40

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