Question

如圖所示為一種擺式摩擦因數(shù)測(cè)量?jī)x，可測(cè)量輪胎與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)，其主要部件有：底部固定有輪胎橡膠片的擺錘和連接擺錘的輕質(zhì)細(xì)桿．?dāng)[錘的質(zhì)量為m，細(xì)桿可繞軸O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，擺錘重心到O點(diǎn)距離為L(zhǎng)．測(cè)量時(shí)，測(cè)量?jī)x固定于水平地面，將擺錘從與O等高的位置處靜止釋放．?dāng)[錘到最低點(diǎn)附近時(shí)，橡膠片緊壓地面擦過一小段距離s（s＜L），之后繼續(xù)擺至與豎直方向成θ角的最高位置．若擺錘對(duì)地面的壓力可視為大小為F的恒力，重力加速度為g，求：
（1）擺錘在上述過程中損失的機(jī)械能；
（2）在上述過程中摩擦力對(duì)擺錘所做的功；
（3）橡膠片與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．

Answer 1

分析：（1）擺錘在上述過程中動(dòng)能變化為零，重力勢(shì)能減小，損失的機(jī)械能為減小的重力勢(shì)能．
（2）根據(jù)除了重力以外的力做功量度機(jī)械能的變化求解．
（3）根據(jù)摩擦力對(duì)擺錘所做的功的定義式求解

解答：解：（1）擺錘在上述過程中動(dòng)能變化為零，重力勢(shì)能減小，損失的機(jī)械能為減小的重力勢(shì)能．
所以擺錘在上述過程中減小的重力勢(shì)能為mgh=mgLcosθ
所以損失的機(jī)械能是mgLcosθ
（2）上述過程中△E=-mgLcosθ
根據(jù)除了重力以外的力做功量度機(jī)械能的變化得
在上述過程中摩擦力對(duì)擺錘所做的功W_f=-mgLcosθ
（3）擺錘對(duì)地面的壓力可視為大小為F的恒力，
所以摩擦力f=μF
W_f=-mgLcosθ=-μFs
μ=

mgLcosθ

Fs

答：（1）損失的機(jī)械能mgLcosθ
（2）摩擦力做功是-mgLcosθ
（3）動(dòng)摩擦因數(shù)是

mgLcosθ

Fs

點(diǎn)評(píng)：能夠分析運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能和勢(shì)能的變化情況，知道根據(jù)除了重力以外的力做功量度機(jī)械能的變化．