专题59 测定动摩擦因数和摩擦力高考命题潜规则解密59：测定动摩擦因数和摩擦力规则验证：2012年江苏物理第11题、2012年山东理综第21题、2011·安徽理综卷21题Ⅰ命题规律：测定动摩擦因数和摩擦力实验是高考考查的重点和热点，考查的试题难度中等。

【命题分析】“测定动摩擦因数”实验是利用已有实验知识的设计实验，高考命题综合性较强，难度中等。

典例1. (10 分) （2012年江苏物理第11题）为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图所示的装置进行实验. 实验中,当木块A 位于水平桌面上的O 点时,重物B 刚好接触地面. 将A 拉到P 点，待B稳定后静止释放，A 最终滑到Q 点. 分别测量OP、OQ 的长度h 和s. 改变h，重复上述实验，分别记录几组实验数据.(1)实验开始时,发现A 释放后会撞到滑轮. 请提出两个解决方法.(2)请根据下表的实验数据作出s-h 关系的图象.(3)实验测得A、B 的质量分别为m = 0. 40 kg、M =0. 50 kg. 根据s -h 图象可计算出A 块与桌面间的动摩擦因数μ= _________. (结果保留一位有效数字)(4)实验中,滑轮轴的摩擦会导致μ的测量结果_________(选填“偏大”或“偏小”).典例2.（13分）（1）（2012年山东理综第21题）某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。

物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。

从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图议所示。

打点计时器电源的频率为50Hz。

①通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点和之间某时刻开始减速。

②计数点5对应的速度大小为m/s，计数点6对应的速度大小为m/s。

（保留三位有效数字）。

③物块减速运动过程中加速度的大小为a= m/s2。

若用a/g来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值（填“偏大”或“偏小”）。

典例3（2011山东理综卷第23题（1））某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案。

如图6所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端。

开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。

用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移x。

（空气阻力对本实验的影响可以忽略）①滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________。

②滑块与斜面间的动摩擦因数为_______。

③以下能引起实验误差的是________。

a．滑块的质量b．当地重力加速度的大小c．长度测量时的读数误差d．小球落地和滑块撞击挡板不同时【点评】探究“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验涉及巧妙，可操作性强，可重复性强，难度不大。

典例4（2009·全国理综1）某同学为了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图。

长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上。

在平板上标出A、B两点，B点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。

实验步骤如下：①用游标卡尺测量滑块的挡光长度d，用天平测量滑块的质量m；②用直尺测量AB之间的距离s，A点到水平桌面的垂直距离h1，B点到水平桌面的垂直距离h2；将滑块从A点静止释放，由光电计时器读出滑块的挡光时间t1③④重复步骤③数次，并求挡光时间的平均值t；⑤利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值cosα；⑥多次改变斜面的倾角，重复实验步骤②③④⑤，做出f—cosα关系曲线。

（1）用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g）：①斜面倾角的余弦cosα= ；②滑块通过光电门时的速度v= ；③滑块运动时的加速度a= ；④滑块运动时所受到的摩擦阻力f= ；（2）测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图所示，读得d= 。

典例5.（2003·江苏物理第12题）实验装置如图1所示：一木块放在水平长木板上，左侧栓有一细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连。

木块右侧与打点计时器的纸带相连。

在重物牵引下，木块在木板上向左运动，重物落地后，木块继续向左做匀减速运动，图2给出了重物落地后，打点计时器在纸带上打出的一些点，试根据给出的数据，求木块与木板间的摩擦因数μ。

要求写出主要的运算过程。

结果保留2位有效数字。

（打点计时器所用交流电频率为50Hz，不计纸带与木块间的拉力。

取重力加速度g=10m/s2）典例6．（2008·宁夏理综22Ⅱ）.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。

实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。

打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz。

开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。

（1）上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。

根据图中数据计算的加速度a= (保留三位有效数字)。

(2)回答下列两个问题：①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有。

（填入所选物理量前的字母）A.木板的长度lB.木板的质量m1C.滑块的质量m2D.托盘和砝码的总质量m3E.滑块运动的时间t②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是。

（3）滑块与木板间的动摩擦因数 ＝（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）.与真实值相比，测量的动摩擦因数（填“偏大”或“偏小” ）。

写出支持你的看法的一个论据：。

【2012模拟题精选训练题】1.（2012年3月山东威海一模）某实验小组的同学在进行“研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中准备的实验器材有木块、木板、毛巾和砝码，在实验中设计的实验表格和实验数据记录如下表所示。

实验序数接触面的材料正压力（N）滑动摩擦力（N）1 木块与木板2 0.42 木块与木板 4 0.83 木块与木板 6 1.24 木块与木板8 1.65 木块与毛巾8 2.5（1）根据上面设计的表格可以知道该实验用的实验方法为________________. （2）分析比较实验序数为1、2、3、4的实验数据，可得出的实验结论为_________________________________________________.（3）分析比较实验序数为_________的两组实验数据，可得出的实验结论是：压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大.2．（2013年3月吉林二模）如图所示，把弹簧测力计的一端固定在墙上，用力F水平向左拉金属板，金属板向左运动，此时测力计的示数稳定(图中已把弹簧测力计的示数放大画出)，则物块P与金属板间的滑动摩擦力的大小是______N。

若用弹簧测力计测得物块P重13 N，根据表中给出的动摩擦因数，可推算出物块P的材料为________。

3.（2012年5月烟台适应性训练三）(1)科学探究活动通常包括以下几个环节：①提出问题，②猜想与假设，③制定计划与设计实验，④进行实验与收集证据，⑤分析与论证，⑥评估，⑦交流与合作等。

一位同学在学习了滑动摩擦力之后，认为滑动摩擦力的大小可能与两物体接触面积的大小有关，于是他通过实验探究这个问题。

①这位同学认为，滑动摩擦力的大小与两物体的接触面积的大小可能成正比。

这属于上述科学探究的环节。

②为完成本实验，需要自己选用器材，其中他选用的木块应是下列选项中的A．各面粗糙程度相同的正方体B．各面粗糙程度不同的正方体C．各面粗糙程度相同，长、宽、高不同的长方体D．各面粗糙程度不同，长、宽、高不同的长方体③在本实验中，该同学设计了两种实验方案：方案一：木板水平固定，通过弹簧秤水平拉动木块，如图甲所示；方案二：木块与弹簧秤相连，弹簧秤水平固定，通过细绳水平拉动木板，如图乙所示。

a．上述两种方案中，你认为更合理、更易于操作的是(填“方案一”或“方案二”)b．该实验应该记录的数据有；c．如何根据数据分析并判断原来的猜想? 。

4．(2012年3月山东德州一模)某同学利用弹簧测力计、小车、砝码、钩码、木块和带有定滑轮的长木板等器材探究滑动摩擦力F f与正压力F N之间的关系，实验装置如图所示。

该同学主要的实验步骤如下：a．将一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上，在细绳一端挂适量的钩码，使其能够带动小车向右运动；b．多次改变木块上砝码的个数，并记录多组数据；c．进行数据处理，得出实验结论。

请回答下列问题：①实验中应测量木块和木块上砝码的总重力，并记录；②若用图象法处理实验数据，以摩擦力F f为横轴，正压力F N为纵轴，建立直角坐标系，通过描点，得到一条倾斜的直线，该直线的斜率所表示的物理意义可用文字描述为；③通过实验得出的结论是。

5.(2012湖南联考)①在一次的课外探究活动中，某同学用图示的装置测量放在水平光滑桌面上的铁块A与长金属板B间的动摩擦因数，已测出铁块A的质量为1kg，金属板B的质量为0.5kg。

用水平力F向左拉金属板B，使其向左运动，稳定时弹簧秤示数如图所示（已放大），则A、B间的动摩擦因数μ＝。

（g取10m/s2）②将纸带连接在金属板B的后面，通过打点计时器连续打下一些计时点，测量后的结果如图乙所示，图中几个相邻计数点的时间间隔为0.1s，由此可知水平力F＝N。

6.（2012年4月安徽皖南八校第三次联考）如图所示,为了测量两张纸之间的动摩擦因数,小明同学设计了图示实验：在木块A下底面和木板B上表面貼上待測的纸,B木板水平固定,砂桶通过细线与木块A相连,调节砂桶中砂的多少，使木块A匀速向左运动.利用天平測出砂桶和砂的总质量为m,以及貼纸木块A的质量为M.(1)用以上方法测得两纸间的动摩擦因数的表达式为_________.(2)在实际操作中,发现要保证木块A做匀速运动较困难，小华同学对这个实验进行了改进,他改进的方法是让木块A在水平固定的B木板上做匀加速直线运动，并用打点计时器和刻度尺测得其加速度a.根据小华的方法,测出的动摩擦因数μ的表达式为.___________7（2012年4月四川眉山二模）为了测定木块A和木板B之间的动摩擦因数，某同学设计了一个实验，其实验装置如图所示。

该同学在实验中的主要操作有：A ．用弹簧秤测出木块A 的重力为G ＝6.00 N ；B ．用弹簧秤测出木板B 的重力为G ′＝9.25 N ；C ．按图的装置安装器材，安装过程中用手按住木块和木板；D ．松开按住木块和木板的手，让其运动，待弹簧秤指针稳定时再读数。