(1)为了用弹簧测力计测定两木块A和B间的动摩擦因数μ,甲、乙两同学分别设计了如图所示的实验方案.①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力大小,你认为方案

(1)为了用弹簧测力计测定两木块A和B间的动摩擦因数μ,甲、乙两同学分别设计了如图所示的实验方案.①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力大小,你认为方案

问题描述:

(1)为了用弹簧测力计测定两木块A和B间的动摩擦因数μ,甲、乙两同学分别设计了如图所示的实验方案.
①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力大小,你认为方案______更易于操作.
②若A和B的重力分别为100N和150N,当甲中A被拉动时,弹簧测力计a示数为60N,b示数为110N,则A、B间的动摩擦因数为______.



(2)为了测量两张纸之间的动摩擦因数,某同学设计了一个实验:如图所示,在铁块A和木板B上贴上待测的纸,B板水平固定,沙桶通过细线与A相连,调节小沙桶C中沙的多少,使A做匀速向左直线运动,测出沙桶和沙的总质量m以及贴纸的铁块A

的质量M,则可求出两张纸之间的动摩擦因数 μ=
m
M
.回答下列问题:
①该同学把纸贴在木块上而不直接测量两张纸间的滑动摩擦力,其原因是______.
②在实际操作中,发现要保证铁块A做匀速直线运动比较困难,你能对这个实验作出改进来解决这一困难吗?(可根据自己设计的实验方案添加实验器材).
(3)观察沙堆的形成过程可以发现:由漏斗落下的细沙总是在地面上形成一个小圆锥体,继续下落时,细沙沿圆锥体表面下滑,当圆锥体的母线与底面夹角达到一定角度时,细沙不再下滑,如此周而复始,使圆锥体不断增大,如图所示.由此,我们得出

结论,沙堆的形成与沙粒之间的动摩擦因数有关.若仅给一把皮尺,要测定沙粒之间的动摩擦因数(假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力),回答下列所给的问题:
①必须测定的物理量是______.
②动摩擦因数与这些物理量的关系是______.


最佳答案:



(1)①由图示实验可知,甲方案中拉动物体A,不需要控制物体A做匀速直线运动,且弹簧测力计静止,便于弹簧测力计读数;
乙方案中用弹簧测力计拉动A,需要控制A做匀速直线运动,难于控制A做匀速直线运动,另一当面弹簧测力计是运动的,难于准确读数,因此甲方案更易于操作.
②由题意可知,在甲方案中,两物体接触面受到的压力等于B的重力,即N=150N,弹簧测力计a的示数等于两物体接触面间摩擦力的大小,即f=60N.
由公式f=μN得,动摩擦因素μ=
f
N
=
60N
150N
=0.4.
(2)①因为一张纸的重力太小,两张纸间的滑动摩擦力太小,不便于进行实验,把纸带贴在木块与木板上,增大了纸间的压力,增大了摩擦力,易于进行实验,便于测出摩擦力,所以要把纸贴在木块A和木板B上进行实验.
②实验中需要再添加一个弹簧测力计,如图所示,用弹簧测力计把木块A固定在竖直墙壁上,用沙桶拉动木板B运动,读出弹簧测力计的示数F,AB间的滑动摩擦力f=F,f=μF N =μMg,则动摩擦因数μ=
f
Mg
=
F
Mg

(3)取侧面的一粒沙作为研究对象,其受力情况如图所示.                                                              


设圆锥的高为H、底面半径为R、底面周长为S,据平衡条件,有                    
mgsinθ=F f          ①
F N =mgcosθ        ②
F f =μF N             ③
解得μ=tanθ
根据几何关系,有tanθ=
H
R
  ④
S=2πR  ⑤
由以上解得:μ=
2πH
S
,由此可知,需要测量沙堆的高度H与沙堆的地面周长S..
故答案为:(1)①甲;②0.4.
(2)①可增大正压力从而增大摩擦力,便于测量.
②需要添加弹簧测力计,实验装置如图所示;μ=
F
Mg

(3)①测量沙堆的高度H和沙堆的底面周长s;②μ=
2πH
S
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