为了测量小木板和斜面的滑动摩擦系数,某同学设计了如下的实验,在小木板上固定一个弹簧秤,(弹簧秤的质量不计),弹簧秤下吊一个光滑的小球.将木板连同小球一起放在斜面上,如图所示,用手固定住木板时,弹簧秤的示数为F1,放手后木板沿斜面下滑,稳定时弹簧秤的示数为F2,测的斜面的倾角为θ,由测量的数据可以算出小木板跟斜面间的滑动摩擦系数是多少?
问题描述:
为了测量小木板和斜面的滑动摩擦系数,某同学设计了如下的实验,在小木板上固定一个弹簧秤,(弹簧秤的质量不计),弹簧秤下吊一个光滑的小球.将木板连同小球一起放在斜面上,如图所示,用手固定住木板时,弹簧秤的示数为F1,放手后木板沿斜面下滑,稳定时弹簧秤的示数为F2,测的斜面的倾角为θ,由测量的数据可以算出小木板跟斜面间的滑动摩擦系数是多少?
答
设小球的质量为m,木扳与小球的总质量为M,木板与斜面间的动摩擦因数为µ,由题意得:
F1=mgsinθ…①
放手后,木板和小球沿斜面向下匀加速运动,由牛顿第二定律得:
Mgsinθ-µMgcosθ=Ma…②
对小球有:mgsinθ-F2=ma…③
解①②③得:μ=
tanθ.F2 F1
答:小木板跟斜面间的滑动摩擦系数为
tanθ.F2 F1
答案解析:木板固定时,弹簧秤的示数为F1,根据平衡条件求出重力沿斜面向下的分力.当放手后木板沿斜面匀加速下滑时,根据牛顿第二定律分别对整体和小球列方程,得到加速度的表达式,再联立求解动摩擦因数.
考试点:牛顿第二定律;滑动摩擦力;力的合成与分解的运用.
知识点:本题是测量动摩擦因数的一种方法,实质是整体法和隔离法的综合应用,基础题.