Измерение коэффициента трения скольжения двумя способами

Лабораторная работа «Измерение коэффициента трения скольжения различными способами». 10 класс, профиль

Формат оформления работы достаточно сложен, так как содержит текстовую и графическую части, поэтому полную версию шаблона — методического пособия для выполнения лабораторной работы представила в формате PDF-файла.

Лабораторная работа № 3 «Измерение коэффициента трения скольжения»

Проводится Инструктаж по технике безопасности при выполнении работы . (1 мин)

Цель: Сравнить результаты расчетов величин коэффициента трения скольжения, полученных при выполнении лабораторной работы различными способами.

Оборудование: брусок деревянный, динамометр лабораторный, грузы известной массы, деревянная рейка (линейка) — наклонная плоскость.

Повторим теорию: [1]

(записываем определения, отвечаем на вопросы. Курсивом – ожидаемые ответы)

1. Коэффициент трения скольжения — ( коэффициент пропорциональности между величинами силы нормального давления тела на опору и силы трения)

2. Как определить силу нормального давления бруска для лабораторной работы? – (для этого необходимо определить вес бруска, используя динамометр)

3. Формула для вычисления коэффициента трения скольжения: ( )

4. Единица измерения коэффициента трения скольжения – ( безразмерная )

5. Изобразите на наклонной плоскости брусок, укажите все силы, действующие на него, величины, необходимые для расчета коэффициента трения скольжения в лабораторной работе.

6. Можно ли, используя предложенный график, определить μ? Если «да», то он равен: ____

Часть 1. Расчет коэффициента трения скольжения при движении тела по горизонтальной плоскости.

Схема выполнения первого варианта работы – на рисунке.

1. Прикрепив крючок динамометра к бруску, определите величину силы тяги при равномерном движении бруска по горизонтальной поверхности.

2. Повторите опыт, поочередно нагружая брусок грузами (одним, двумя, тремя).

3. Результаты измерений занесите в таблицу:

Коэффициент трения, μ

Брусок + 2 груза

Брусок + 3 груза

4. По результатам опытов постройте график, в котором значение μ соответствует рассчитанному значению коэффициента трения скольжения.

5. *Предложите собственные способы измерения других видов силы трения в условиях лабораторной работы. Какое оборудование дополнительно для этого вам понадобится?

Часть 2. Расчет коэффициента трения скольжения при движении тела по наклонной плоскости.

Примерная схема выполнения этого варианта работы (базовый уровень) – на рисунке (в PDF-файле).

Можно выполнить эту часть работы без использования такого измерительного инструмента, как динамометр. Для этого:

1. На краю рабочей поверхности – небольшой ширины деревянной рейки (линейки) помещаем брусок и неспешно приподнимаем второй конец рейки до тех пор, пока брусок не начнет соскальзывать, двигаясь равномерно, по поверхности.

2. Необходимо в этот момент зафиксировать положение рейки (линейки) для того, чтобы измерить высоту подъема его края над горизонтальной поверхностью.

3. Оцените угол подъема плоскости, по которой равномерно скользит брусок, над горизонтальной поверхностью. (Подумайте, как это сделать!)

4. *Используя рисунок, выполненный вами к заданию 5 (повторим теорию), запишите в проекциях на оси ОХ и ОУ (на основе законов Ньютона) уравнения равномерного движения бруска.

5. Решая эти уравнения, определите величину коэффициента трения скольжения деревянного бруска по наклонной плоскости. [ 2]

6. *Составьте и решите задачу, используя значения, полученные в лабораторной работе, вычисляя коэффициент трения при скольжении деревянного бруска по рейке.

Часть 3. Оценка погрешностей измерения

Оценка абсолютной погрешности измерения коэффициента трения (по результатам 1 части)

Выберите удобный для себя способ расчета значения коэффициента (1.1. или 1.2.):

1. Используя данные графика, построенного по результатам измерения части 1 (п.5), определите значение μ как тангенс угла наклона прямой (графика) к оси абсцисс.

2. Для вычисления значения μ можно выбрать произвольную точку с удобными координатами, и вычислить значение коэффициента как соотношение:

3. Минимальное значение коэффициента трения скольжения можно рассчитать, если через экспериментально полученную точку и начало координат провести прямую линию, расположенную под наименьшим углом к горизонтали. Тогда μ min = tg α min ;

4. Результат вычислений с учетом погрешности запишите в виде: μ ± Δμ = ______

Оценка относительной погрешности измерения коэффициента трения (по результатам 2 части)

1. Длина рейки, используемой в части 2, l =_______ (м), принимая Δ l = ____ (м)

2. Высота подъема края рейки (линейки) при равномерном скольжении бруска по ней: . h =_____ (м), принимая Δh = ______ (м)

3. Значение коэффициента μ можно рассчитать по формуле: μ =

4. Тогда относительная погрешность косвенных измерений коэффициента трения скольжения:

ɛ = = + ; ɛ =________

5. Тогда абсолютная погрешность измерения коэффициента трения: Δμ = μ∙ɛ = ______

6. Окончательный результат запишем в виде: μ ± Δμ = ______

Сравнивая значения μ, полученные в различных опытах, сделайте и запишите ВЫВОД: ________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________

1. Касьянов Физика-10. Углубленный уровень. Дрофа, 2016,

Источник

Измерение коэффициента трения скольжения двумя способами

Измерение коэффициента трения скольжения необходимо провести двумя способами.

1-й способ заключается в измерении с помощью динамометра силы, с которой нужно тянуть брусок с грузами по горизонтальной поверхности, для того чтобы он двигался равномерно. Эта сила равна по абсолютной величине силе трения действующей на брусок. С помощью того же динамометра можно найти вес бруска о грузами Р. Этот вес равен силе нормального давления бруска на поверхность, по которой он скользит. Определив таким образом можно найти коэффициент трения. Он равен:

2-й способ измерения коэффициента трения позволяет определять на опыте не силы, а длины отрезков. Для этого используют равновесие бруска, который находится на наклонной плоскости.

Если брусок находится в равновесии на наклонной плоскости, то сила нормального давления бруска на плоскость равна составляющей силы тяжести, перпендикулярной наклонной плоскости (рис. 213). А сила трения по абсолютной величине равна составляющей силы тяжести, параллельной наклонной плоскости.

Опыт заключается в том, чтобы, увеличивая постепенно угол наклона плоскости, найти такой угол, при котором брусок только «тронется с места». При этом сила трения будет равна максимальной силе трения покоя:

где — сила давления бруска на плоскость Так как при этом т. е.

Нетрудно показать, что

Это следует из подобия треугольников Поэтому коэффициент трения равен:

Из этой формулы видно, что для того чтобы найти коэффициент трения, достаточно измерить высоту и основание наклонной плоскости, которыми определяется наклон плоскости, при котором начинается скольжение бруска.

Приборы и материалы: 1) линейка, 2) измерительная лента,

3) динамометр, 4) деревянный брусок, 5) набор грузов, 6) штатив с муфтами и лапкой.

Порядок выполнения работы

1. Положить брусок на горизонтально расположенную деревянную линейку. На брусок поставить груз.

2. Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тянуть его вдоль линейки. Заметить при этом показание динамометра.

3. Взвесить брусок и груз.

4. По формуле найти коэффициент трения.

5. Повторить опыт, положив на брусок несколько грузов.

6. Найти среднее арифметическое значение коэффициентов трения, найденных в разных опытах.

7. Найти ошибку каждого из опытов — разность между и значениями полученными в разных опытах.

8. Определить среднее арифметическое ошибок опытов

9. Составить таблицу результатов опытов:

10. Записать результат измерений в виде

11. Положив линейку на брусок с грузами, медленно изменять ее наклон, поднимая ее конец, пока брусок не начнет скользить вдоль линейки.

12. Зажать линейку в найденном положении в лапку штатива и убедиться в том, что брусок движется равномерно.

13. Измерить с помощью измерительной ленты высоту и основание наклонной плоскости.

14. Определить коэффициент трения по формуле

15. Повторить опыт несколько раз, меняя количество грузов на бруске.

16. Найти среднее арифметическое найденных значений коэффициента трения и среднюю ошибку измерений.

17. Составить таблицу результатов:

18. Записать результат измерений в виде

19. Сравнить значения коэффициентов трения, найденных 1-м и 2-м способами.

Источник

Лабораторная работа №3. Измерение коэффициента трения скольжения (10 класс).

Лабораторная работа №3. Измерение коэффициента трения скольжения.

Цель работы : определить коэффициент трения скольжения и исследовать его зависимость от свойств поверхности.

Оборудование : доска, два бруска, различающихся по гладкости поверхностей, лист бумаги, штатив, линейка.

1. Измерьте длину l доски.

2. На штативе укрепите кусок плотной бумаги, как показано на рисунке Л.З. Нижний конец листа должен касаться стола.

3. Положите первый брусок на доску.

4. Один конец доски не должен двигаться, поэтому прижмите его к какой-нибудь опоре, например к стопке книг. Начинайте медленно поднимать доску за другой конец. Зафиксируйте, на какой высоте будет находиться конец доски, при которой брусок начнёт скользить. Проведите на бумаге черту.

5. Измерьте расстояние h ₁ на бумаге от нижнего края до черты.

6. Повторите опыт три раза.

7. Проведите аналогичные опыты со вторым бруском и измерьте расстояние h ₂ .

8. Сделайте расчёт основания наклонной плоскости для каждого случая по формуле и коэффициента трения по формуле

9. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 5.

10. Переверните брусок на другую грань и повторите опыт. Проверьте, существенно ли различается высота подъёма конца доски, при которой брусок начинает скользить. Сделайте вывод.

Часть 2 (дополнительная).

Расчет коэффициента трения скольжения при движении тела по горизонтальной плоскости.

Цель работы : определить коэффициент трения скольжения и исследовать его зависимость от массы тела.

Оборудование : доска, брусок, динамометр, три груза.

Схема выполнения работы – на рисунке.

Коэффициент трения скольжения — коэффициент пропорциональности между величинами силы нормального давления тела на опору и силы трения.

Чтобы определить силу нормального давления бруска, необходимо определить вес бруска, используя динамометр.

Формула для вычисления коэффициента трения скольжения: ( )

Прикрепив крючок динамометра к бруску, определите величину силы тяги при равномерном движении бруска по горизонтальной поверхности.

Повторите опыт, поочередно нагружая брусок грузами (одним, двумя, тремя).

Источник