石端明

【中圖分類號】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【文章編號】2095-3089（2015）23-0152-01

動摩擦因素測量在物理教學(xué)與考試中常常涉及，筆者總結(jié)了幾種非常規(guī)方法，供讀者反思與借鑒。

一、運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律

例1：為了測量小木塊和斜面間的動摩擦因數(shù)，某同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的實驗：在小木塊上固定一個彈簧秤（彈簧秤的質(zhì)量不計），彈簧秤下吊一個光滑小球，將木板連同小球一起放在斜面上，如圖所示，用手固定住木板時，彈簧秤的示數(shù)為F1，放手后木板沿斜面下滑，穩(wěn)定時彈簧秤的示數(shù)為F2，測得斜面的傾角為θ，由測量的數(shù)據(jù)可以計算出小木板跟斜面間的動摩擦因數(shù)是多少？

分析與解答：對小球，當(dāng)裝置固定不動時，

據(jù)平衡條件有F1=mgsinθ ①

當(dāng)整個裝置加速下滑時，小球加速度a=

②亦即整體加速度，所以對整個裝置有a=gsinθ-μgcosθ得

把①、②兩式代入③式得

二、運(yùn)用動能定理

例2：如圖2所示的器材：木制軌道、其傾斜部分傾角較大，水平部分足夠長，還有小鐵塊、兩枚圖釘、一條細(xì)線、一個量角器。設(shè)轉(zhuǎn)角處無動能損失，斜面和水平部分與小滑塊的動摩擦因數(shù)相同。用上述器材測定小鐵塊與木質(zhì)軌道間的動摩擦因數(shù)。請你設(shè)計實驗步驟，并推導(dǎo)出最后表達(dá)式。

實驗步驟：

①將小鐵塊從傾斜軌道上的某點A由靜止釋放，讓其下滑，最后停止在水平面上的B點。

②用圖釘把細(xì)線固定在釋放點A與鐵塊最后靜止點B之間，并使線繃直。

③用量角器測量細(xì)線與水平面之間的夾角，記為θ。

最后結(jié)果為μ=tgθ

三、利用功能關(guān)系。

例3：為了只用一根彈簧和一把刻度尺測定某滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)μ（設(shè)μ為定值），某同學(xué)經(jīng)查閱資料知：一勁度系數(shù)為k的輕彈簧由伸長量為x至恢復(fù)到原長的過程中，彈力所做的功為kx2，于是他設(shè)計了如下實驗：

第一步：如圖3所示，將彈簧的一端固定在豎直墻上，彈簧處于原長時另一端在位置A?，F(xiàn)使滑塊緊靠彈簧將其壓縮至位置B，松手后滑塊在水平桌面上運(yùn)動一段距離，到達(dá)C位置時停止。

第二步：將滑塊掛在豎直放置的彈簧下，彈簧伸長后保持靜止?fàn)顟B(tài)。

回答下列問題：

（1）你認(rèn)為，該同學(xué)應(yīng)該用刻度盡直接測量的物理量是（寫出名稱并用符號表示）___________

______________________

（2）用測得的物理量表示滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)μ的計算式μ=______

分析與解答：彈簧從A壓縮到B點時，貯存彈性勢能Ep，設(shè)AB=S1，則有Ep=kS12。當(dāng)木塊從B點由靜止開始被彈開，至它運(yùn)動到C點停止為止，在整個過程中，要克服滑動摩擦力做功，彈性勢能全部轉(zhuǎn)換為內(nèi)能，設(shè)BC=S2，由功能關(guān)系有：

kS12=？滋mgS2 ①

將滑塊掛在豎直放置的彈簧下，彈簧伸長后保持靜止?fàn)顟B(tài)時，設(shè)彈簧伸長量為S3，由胡克定律得mg=kS3 ②

將②代入①得？滋=

所以，本題答案為：（1）該同學(xué)應(yīng)該用刻度尺直接測量的物理量是AB間距S1，BC間距S2，將滑塊掛在豎直放置的彈簧下，彈簧伸長后保持靜止?fàn)顟B(tài)時，彈簧伸長量為S3。

（2）用測得的物理量表示滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)μ的計算式？滋=。endprint