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1、测定滑动摩擦系数的实验探讨物理与电子工程学院物理（师范）专业2007级候大敏指导教师郑修林摘要:木文运用文献研究法和实验法，阐述了测最滑动摩擦系数的几种方法，并且对每个实验的系统谋差和实测谋差都进行了分析。结果表明：二力平衡法可快速测量岀滑动摩擦系数，但是误差较大；用打点计时器的方法相对传统方法而言误養要小，但是实验的操作比较复杂；用动力学的方法实验稈序简单，避免了主观因索的影响，实验误差最小，是一种新型的测量方法。关键词：滑动摩擦；滑动摩擦系数Abstract：Inthispaper,literatureresearchandexperimenttoexplainthemeasured
2、coefficientofslidingfrictionoftheseveralmethods,andsystematicerrorsforeachexperimentandthemeasurederrorsareanalyzed・Theresultsshowedthat:Thetraditionaltwoforce-bakmcemethodtoquicklymeasurethecoefficientofslidingfriction,buttheerrorisrelativelylarge;waywithRBItimererrorisrelativelysmallintermsoftr
3、aditionalmethods,buttheoperationismorecomplexexperiments;KineticmethodexperimentsSimpleprocedurestoavoidsubjectivefactors,experimentalerror,andisanewmeasurementmethod.Keywords:Slidingfriction；Coefficientofslidingfriction1.引言滑动摩擦系数是解决许多力学及运动学问题的重要因素。然而，到H前为止，关于滑动摩擦系数的实验研究则很不够，大部分的研究都是采用物体在匀速直线运动吋所
4、受的合外力为零这一原理，通过测量对物休的拉力，求出物体所受的摩擦力，从而得到滑动摩擦系数。从理论上分析这是可行的，但实际上在测量屮存在一些问题。在实验屮，是凭着肉眼的观察来判断物体是不是作匀速直线运动，肉眼的观察结果将随着实验人员的不同而不同，与实际运动情况存在着很大的误差。为了克服这一弱点，本次研究考虑一个做加速运动的体系，利用打点计时器测出这个物体的加速度，根据牛顿第二定律，求出物体所受的摩擦力，从而进一步求解出滑动摩擦系数。并口在此基础上采用一种更为简单适用的方法，即动力学的方法求解滑动摩擦系数，免除主观因素而全部根据客观量进行测定。这样能够使实验结果更为客观、准确。2.测滑动摩擦
5、系数的方法2.1用二力平衡法测量滑动摩擦系数(传统方法)2.1.1实验原理将物块置于水平长木板上，用一弹簧秤拉动物块做匀速直线运动，根据二力平衡可知，必有一•摩擦力阻碍物块的运动，且大小与弹簧秤的拉力大小相同，方向相反，即f二f'，读出弹簧秤的示数f,再由f二f'与f'二UlTlg可以求出U。2.1.2实验器材本次实验所需器材有：水平长木板1块、方木块1个、弹簧秤1个。2.1.3实验步骤(1)将物块置于水平长木板上，用一弹簧秤拉动物块做匀速直线运动;(2)读出弹簧秤的示数f,根据二力平衡求出摩擦力f';(3)数据处理，求出Po2.1.4实验注意事项(1)弹簧秤在拉动过程屮必须与水平木板保
6、持平行；(2)必须是匀速拉动木块；(3)要等弹簧秤示数稳定吋才能读数；(4)弹簧秤使用之前要调零。2.2用打点计时器测量滑动摩擦系数2.2.1实验原理图2.2.1如图2.1所示，取钩码、滑块为一个系统，这个系统共受到五个力的作用，而对加速度有贡献的只有三个，第一个是重力吨，第二个是滑块受到的摩擦力f,第三个是纸带对滑块的拉力，在实验条件不变的情况下，这个力可以看成是恒力,记为彳恒，设滑块的质量为M,钩码的质量为m,体系运动的加速度为8,根据牛顿第二定律，则有：mg-f-f恒二(M+m)a(1)令f‘二f+f恒,带入(1)式屮，并解出f',得：f'=mg-(M+m)a(2)其屮MJH天平称
7、量，m是悬挂钩码的质量，g是重力加速度，系统运动的加速度8通过打点计吋器打出的纸带测出来，因此从方程(2)屮可以计算出f',通过在滑块上加放祛码可以改变滑块的质量M的大小。这样，改变M的值，测出相应的f‘值，以M作为横轴，以f'作为纵轴，描绘出实验数据曲线。根据摩擦力同正压力的关系f=uN,N在这个具体的试验屮取Mg,贝ij：f=UMg,将上式带入f'二f+f恒中,得：f‘=f]g+uMg(3)显然，画岀的f‘-M图影视一•条直线，
