题目

题型：不详难度：来源：

某学习小组设计了一种如图所示的摆式摩擦因数测量仪，可测量轮胎与地面间动摩擦因数．其主要部件有：底部固定有轮胎橡胶片的摆锤、连接摆锤的轻质细杆，细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动．测量时，测量仪固定于水平地面，将摆锤从与O等高的位置由静止释放．摆锤到最低点附近橡胶片紧压地面擦过一段很小的距离，之后继续摆动至最高位置．若测得摆锤的质量为m，摆锤重心到O点的距离为L，橡胶片紧压地面擦过的距离s，摆锤摆到最左端杆与竖直方向成θ角，摆锤经过最低点时对地面的压力大小为F，在橡胶片擦过地面距离s过程中此压力视为不变．（重力加速度为g）


（1）橡胶片与地面间的动摩擦因数μ的表达式为______．（请用题中已知的物理量字母来表示）
（2）换用不同橡胶片测得μ与θ的大致关系如图线所示．已知L=1m，s=0.116m，则F约是摆锤重力的______倍．
（3）把摆锤经过最低点时对地面的压力F作为橡胶片擦过地面距离s过程中的压力，则此导致测得的橡胶片与地面间的动摩擦因数μ______（填“偏大”“偏小”或“无影响”）．

答案

（1）摆锤对地面的压力可视为大小为F的恒力，
所以摩擦力f=μF
W_f=-mgLcosθ=-μFs
μ=

mglcosθ

Fs

（2）根据μ与θ的大致关系如图线，设θ=74°，读出μ=0.79，
并已知L=1m，s=0.116m，代入上式，则可求得，F=3mg．
所以F约是摆锤重力的3倍．
（3）在橡胶片擦过地面距离s过程中此压力视为不变，而事实上F是变化的，在最低点F是最大，因此理论计算的F偏大，所以导致动摩擦力因数偏小，
故答案为：（1）μ=

mglcosθ

Fs

（2）3倍
（3）偏小