2027版高中物理教考衔接 回归课本（教师版、学生版）—02实验：探究摩擦力及测量动摩擦因数 学案

这是一份2027版高中物理教考衔接 回归课本（教师版、学生版）—02实验：探究摩擦力及测量动摩擦因数 学案，共7页。

A.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
【真题2】 （2023·湖北高考11题）某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦因数μ的实验。如图（a）所示，木板和木块A放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块A和放在电子秤上的重物B通过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮，使其与木块A间的轻绳水平，与重物B间的轻绳竖直。在木块A上放置n（n＝0，1，2，3，4，5）个砝码（电子秤称得每个砝码的质量m0为20.0 g），向左拉动木板的同时，记录电子秤的对应示数m。
（1）实验中，拉动木板时 （填“必须”或“不必”）保持匀速。
（2）用mA和mB分别表示木块A和重物B的质量，则m和mA、mB、m0、μ、n所满足的关系式为m＝ 。
（3）根据测量数据在坐标纸上绘制出m-n图像，如图（b）所示，可得木块A和木板间的动摩擦因数μ＝ （保留2位有效数字）。
人教版必修第一册P63、65
问题：探究滑动摩擦力大小
用弹簧测力计拖动水平固定木板上的木块，使它做匀速运动，测力计的示数等于木块所受摩擦力的大小。改变木块和木板之间的压力，摩擦力的大小也随之改变。
如果摩擦力的大小跟压力的大小存在某种定量关系的话，它们可能是怎样的关系呢？
演示：探究静摩擦力大小随拉力的变化
把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块。在拉力F增大到一定值之前，木块不会运动，此种情况下静摩擦力的大小等于拉力的大小。
在弹簧测力计的指针下轻塞一个小纸团，它可以随指针移动，并作为指针到达最大位置的标记（如图）。继续用力，当拉力达到某一数值时木块开始移动，此时拉力会突然变小。
如果用力传感器代替弹簧测力计做这个实验，能够在计算机屏幕上直接得到拉力随时间变化的F-t图像（如图）
衔接分析：教材探究静摩擦力随拉力变化的规律及最大静摩擦力与滑动摩擦力的大小关系。2020年北京高考根据物体的平衡条件（滑动摩擦力等于力传感器的示数）求解相关问题，而2023年湖北高考则利用电子秤的示数与重物B的重力和木块所受的滑动摩擦力大小的关系，借助m-n图像测出动摩擦因数。以上两个高考题中无论木板是否匀速运动，均不影响实验结果，实验设计高于教材。

1.图甲为测定金属块A与长板B之间的动摩擦因数μ的实验器材，同学们设计以下实验步骤：
①将弹簧测力计竖直调零；
②弹簧测力计悬挂金属块，等待金属块静止；
③ ；
④将弹簧测力计与金属块水平连接，置于长木板一端，测量A、B间滑动摩擦力大小；
⑤运用测量数据计算动摩擦因数μ。
（1）步骤③中的操作是： ；
（2）步骤④中，两位同学设计了如图乙（木板固定，拉动金属块）、丙（金属块固定，拉动木板）所示的两种方案：你认为两种方案中同学操作正确的是 ；
A.乙、丙两种情况都需要匀速拉动
B.乙、丙两种情况都不需要匀速拉动
C.乙需要匀速拉动，丙不需要匀速拉动
D.乙不需要匀速拉动，丙需要匀速拉动
（3）你认为乙、丙两种方案 （选填“乙”或“丙”）更合理；你选择的理由是：
。
（4）若测得物体重力大小为F1，在丙方案中弹簧示数为F2，则A、B间的动摩擦因数μ＝ 。
2.小华同学欲测量小物块与斜面间的动摩擦因数，其实验装置如图1所示，光电门1、2可沿斜面移动，物块上固定有宽度为d的挡光片。物块在斜面上滑动时，光电门可以显示出挡光片的挡光时间。（以下计算的结果均保留2位有效数字）
（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度，其示数如图2所示，则挡光片的宽度d＝ mm。
（2）在P处用力推动物块，物块沿斜面下滑，依次经过光电门1、2，显示的时间分别为40 ms、20 ms，则物块经过光电门1处时的速度大小为 m/s，经过光电门2处时的速度大小为 m/s（保留两位有效数字）。比较物块经过光电门1、2处的速度大小可知，应 （选填“增大”或“减小”）斜面的倾角，直至两光电门的示数相等。
（3）正确调整斜面的倾角后，用刻度尺测得斜面顶端与底端的高度差h＝60.00 cm、斜面的长度L＝100.00 cm，则物块与斜面间的动摩擦因数的值μ＝ （保留两位有效数字）。