第8章:运动和力实验题
1.(2021·重庆市江津第五中学校八年级期中)下图为某同学“探究牛顿第一定律”的实验装置。实验中该同学先后三次将同一木块放在同一斜面上的同一高度,然后分别用不同的力推了一下木块,使其沿斜面向下运动,逐渐减小水平面的粗糙程度,观察木块运动的距离,从而得出力和运动的关系。
(1)该同学在实验操作中有一处明显的错误是(不要求解释错误的原因): ______。
(2)更正错误后进行实验,从实验中观察到,随着摩擦力的逐渐减小,木块在水平面上运动的距离逐渐______,运动的时间越来越______。
(3)在上述实验观察分析的基础上,可以推测:如果摩擦力减小为零,水平面足够长,那木块在水平面上的速度既不减小,也不增加,运动方向也不发生变化,木块将______。
2.(2021·重庆江津·八年级期中)如图所示,是“探究阻力对运动的影响”的实验情景。
(1)让小车三次从同一斜面上的同一高度处,沿斜面从静止开始运动,目的是使小车到达水平面时的___________相同;小车在___________表面滑行距离最远。
(2)水平面越光滑,运动小车受到的阻力越________,运动的距离越________,速度减小得越________。
(3)伽利略对类似的实验进行了分析并进一步推测:如果水平面光滑,小车在运动时不受阻力,则小车将在水平面上做________运动。说明物体的运动________(选填“需要”或“不需要”)力来维持。
(4)牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律。该定律________。
A.能用实验直接验证
B.不能用实验直接验证,所以不能确定这个定律是否正确
C.是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理概括得出的
3.(2021·重庆九龙坡·八年级期中)如图是研究牛顿第一定律的实验。
请回答:
(1)三次实验中让小车从斜面同一高度由静止开始滑下,是为了使它在平面上开始运动的速度______;
(2)实验为了让小车受到不同的阻力,采用的做法是______;
(3)实验结论是:平面越光滑,小车受到的摩擦力越______,速度减小得越______;
(4)根据实验结论,可推理得出:运动的小车如果所受的阻力为零,小车将做______运动;
(5)可见力不是使物体运动的原因,而是改变物体______的原因;
(6)牛顿第一定律是建立在______(填序号)。
A.日常生活经验的基础上 B.科学家猜想的基础上
C.直接实验结果的基础上 D.实验和科学推理相结合的基础上
4.(2021·重庆长寿·八年级期末)如图所示,是伽利略的理想斜面实验:
(1)如图甲所示,将两个斜面光滑地连接起来,让静止的小球沿一个斜面滚下来,小球将滚上另一个斜面,如果没有摩擦,小球将上升到_______的高度;如果减小第二个斜面的倾角(如图乙所示),小球在这个斜面上为了达到原来的高度就要通过_____的距离;继续减小第二个斜面的倾角,使它成为水平面(如图丙所示),小球不可能到达原来的高度,将_______;
(2)伽利略的理想实验是科学研究中的一种重要方法,牛顿在伽利略等人的研究基础上,根据自己的研究,进一步得出结论:一切物体在没有受到力的作用时,总保持______状态或_______状态。可见,力不是维持物体运动的原因,力是______物体运动状态的原因。
5.(2021·重庆八中八年级期末)小川利用如图的装置,探究在水平面上阻力对物体运动的影响,进行如下操作:
a.如图甲,将毛巾铺在水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
b.如图乙,取下毛巾,将棉布铺在斜面和木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
c.如图丙,取下棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
(1)实验中需要小车从同一斜面的同一高度开始静止下滑,目的是使小车到斜面底端的_____相同,这种实验方法叫做____法(选填“控制变量”或“转换”)
(2)以上操作中错误的一次是____(选填“a”、“b”、“c”)。
(3)纠正错误后,小川发现三次实验时小车都会滑出木板,无法记录其滑行距离,在不更改实验器材的基础上,可以通过_____(选填“升高”或“降低”)小车在斜面上滑下时的高度,使其不再滑出水平表面。
(4)纠正错误,进一步分析实验可知:运动的物体不受外力时,将保持____状态。
A、匀速直线运动 B、静止 C、静止或匀速直线运动
6.(2021·重庆綦江·八年级期末)如图,是记录描述“惯性小实验”的示意图,其装置有小圆柱、小纸片、固定在底座上的支柱和弹性钢片。根据在探究物体具有惯性的整个实验过程中所观察到的现象,请参照示例写出实验过程中所涉及的物理现象和对应的物理知识(不得与示例重复):
示例:物理现象:小纸片被弹出。
物理知识:力可以使物体的运动状态发生改变。
作答:物理现象: _______ 。
物理知识: ________ 。
7.(2021·重庆市实验学校八年级期中)实验小组要探究“二力平衡条件”.实验中每个钩码重力相同,摩擦力忽略不计。
(1)如图甲装置,当左右两端同时各挂两个钩码时,小车静止,此时F1、F2的方向______,大小______;当左右两端同时取下一个钩码时,如图乙,小车仍静止,此时F3______F4;当右端再挂上一个钩码时,如图丙,小车将做变速运动,此时F5______F6。
(2)在图甲实验的基础上,将小车扭转一个角度,松手后,观察小车的情况,这样做可以探究的问题是______________________________________________________。
(3)对比甲、乙、丙三次实验,当小车静止时,水平方向上受到两个力的大小关系为______;还能看出小车受非平衡力作用时,运动状态将______。
8.(2021·重庆十八中两江实验中学八年级期中)如图所示是“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验。
(1)实验过程中,必须用弹簧测力计沿水平方向拉着物块A做 ______运动,这样做便于测量滑动摩擦力的大小;
(2)分析图甲、乙可知,发现弹簧测力计的示数F1<F2,说明在接触面粗糙程度相同时,______越大,滑动摩擦力越大;
(3)分析图甲和丙,发现弹簧测力计的示数F1<F3,说明:压力一定时,______,滑动摩擦力越大;
(4)小明在研究摩擦力的实验中,将木块置于水平桌面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块,木块的运动状态和弹簧测力计的示数如表所示(每次木块与桌面的接触面相同,对桌面的压力相同)。由表可知,第2次木块受到的摩擦力的大小为 ______N;第5次木块受到的摩擦力 ______N。
实验次数 1 2 3 4 5
木块运动状态 静止 静止 加速 匀速 减速
弹簧测力计示数F/N 0.5 0.6 0.8 0.7 0
9.(2021·重庆市实验学校八年级期中)小宇在学习了滑动摩擦力之后,认为两物体间的滑动摩擦力的大小可能与两物体间的接触面积大小有关,于是他通过实验探究这个问题。
(1)为完成本实验,需要自己制作木块,他制作的木块应选择下列选项中的______;
A.各面粗糙程度相同的正方体
B.各面粗糙程度相同,长宽高各不相同的长方体
C.各面粗糙程度不同的正方体
D.各面粗糙程度不相同,长宽高各不相同的长方体
(2)本实验中,该同学设计了两种方案:
方案一:木板水平固定,通过弹簧测力计水平拉动木块,如图1所示;
方案二:木块与弹簧测力计相连,弹簧测力计水平固定,通过细绳水平拉动木板,如图2;
①用方案一时,应该拉动木块做______运动,由______原理可知,木块所受的摩擦力等于弹簧测力计的拉力;
②两种方案中,你认为更合理、更易于操作的是______(选填“方案一”或“方案二”),原因是______。
10.(2021·重庆江津·八年级期中)如图所示,是小君“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验过程图。
(1)该实验要求用弹簧测力计拉着木块沿水平方向做________运动,根据_________的原理,可知此时摩擦力与拉力大小相等;
(2)分析图甲和丙,发现弹簧测力计示数F1 (3)分析图甲和乙,发现弹簧测力计的示数F1 (4)人们通过大量实验进一步证明:接触面粗糙程度一定时,滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比。如图丁所示,在图丙中物块A上叠放一块与之等重的另一物块B,用弹簧测力计拉着物块A,使物块B随A一起做匀速直线运动。弹簧测力计示数为F4,则F4 ∶F3 =___________;
(5)小君在本次实验中运用到的研究方法是___________和___________;
(6)小霞发现小君在上述实验操作中弹簧测力计的示数并不稳定。于是她改进了实验装置,如图戊所示。当她拉出木板的过程中,却仍然发现弹簧测力计示数依然不稳定,你认为出现该情况的原因可能是___________。
11.(2021·重庆九龙坡·八年级期中)小明按如下步骤完成探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验:
a.如图1中甲图所示,将木块A平放在长木板B上,缓缓地匀速拉动木块A,保持弹簧测力计示数稳定,并记录了其示数.
b.如图1中乙图所示,将毛巾固定在长木板B上,木块A平放在毛巾上,缓缓地匀速拉动木块A,保持弹簧测力计示数稳定,并记录了其示数.
c.如图1中丙图所示,将木块A平放在长木板B上,并在木块A上放一钩码,缓缓地匀速拉动木块A,保持弹簧测力计示数稳定,并记录了其示数.
(1)该实验主要采用的探究方法是_____.
(2)由图1中_____两图可知:当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大.
(3)由图1中甲乙两图可知:当接触面受到的压力一定时,接触面越粗糙滑动摩擦力越_____(选填“大”或“小”).
(4)实验后小组交流讨论时发现:在实验中很难使木块做匀速直线运动.于是小丽设计了如图1中丁图所示的实验装置,该装置的优点是_____长木板做匀速直线运动(选填“需要”或“不需要”).实验中小丽发现:当F为3N时,木块A相对于地面静止且长木板B刚好做匀速直线运动,则长木板B受到地面的摩擦力大小为_____N.
(5)实验拓展:如图2所示,放在水平地面上的物体C受到方向不变的水平拉力F的作用,F﹣t和v﹣t图象分别如图3图4所示.则物体C在第4秒时受到的摩擦力大小为_____N.
12.(2021·重庆巴南·八年级期末)小明要探究"滑动摩擦力的大小与什么因素有关",他猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:①接触面所受的压力大小;②接触面的粗糙程度;③接触面积的大小;④相对运动的速度大小。接下来小明通过图所示实验操作验证他的猜想:
(1)实验中为了测量滑动摩擦力的大小,应该用弹簧测力计沿________方向拉动木块,使其在长木板上做__________运动,则木块所受摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)如果小明要探究猜想②,他应该选择AC两组实验;根据图中弹簧测力计的示数可得出结论:在其他因素相同的情况下,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3)小明要探究猜想③,他将木块切去一半,重复A的操作过程,如图D所示,他比较A和D得出结论:滑动摩擦力的大小跟接触面积的大小有关。他这样得出的结论不可靠,是因为他实验时没有体现_________(填写科学方法名称)。为得到正确的结论,请你在图D的基础上进行改进,你的操作是:___________。
(4)在探究猜想④时,小明发现每次以不同的速度匀速拉动木块是很不好操作的,于是他将弹簧测力计连接木块之后固定在铁架台上,然后向左拉动木板,如图E所示,木板拉动之后逐渐加速,发现测力计示数始终不变,于是小明得出结论:滑动摩擦力大小跟相对运动速度大小_________。(选填“有关”或“无关”)
13.(2021·重庆江北·八年级期末)在“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中,同学们已有的猜想和理由如下:
猜想一:滑动摩擦力大小与压力大小有关。
理由是:拖动教室中较重的讲台比较轻的课桌感觉费力。
猜想二:滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关。
理由是:穿上鞋底有花纹的鞋走路时不容易滑倒。
(1)请你自己提出一个不同于以上的猜想三:___________。你猜想的理由是:___________;
(2)在实验操作中小江发现,弹簧测力计不沿水平方向拉动时,也可使物块在长木板上沿水平方向做匀速直线运动,此过程中,物块处于___________(选填“平衡”或“非平衡”)状态;弹簧测力计对物块的拉力和物块受到的滑动摩擦力___________(选填“是”或“不是”)一对平衡力,理由是___________。
14.(2021·重庆八中八年级期末)田老师和梁老师在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,田老师利用一些实验器材设计了如图所示的四次实验,已知A的重力为12N。
(1)实验前,需要在______方向对弹簧测力计进行调零;
(2)如图甲,根据______的原理可知,向左拉动木板,当A静止后,A受到的______(选填“静”或“滑动”)摩擦力就等于弹簧测力计的示数。实验中,若加速拉动木板,则测得的A的摩擦力______(选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”)。
(3)在图甲所示的实验中弹簧测力计的示数为______N,物体A所受滑动摩擦力方向______;
(4)由图______两次实验,可以探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。
(5)由甲、丙两图的实验结论可知,丁图中氢气球对A向上的拉力为______N。
(6)同组的梁老师另外提出了一个改进方案,如下图所示。她将弹簧测力计(已在竖直方向调零)的挂钩通过细线固定在地上,同时把弹簧测力计的圆环通过细线与滑块相连,梁老师水平向左匀速拉动滑块下方的木板,读出弹簧测力计的示数记为滑块受到的滑动摩擦力,则用这种方法测出的摩擦力将比真实值______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。此过程中,梁老师的拉力F______弹簧测力计的示数(选填“大于”“小于”或“等于”)。
15.(2021·重庆南开(融侨)中学校八年级期末)小南同学在探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中,将同一木块依次放在木板、毛巾表面上,分别完成了如下实验,如图所示。
(1)实验中,必须水平拉动木块做______运动。图乙中摩擦力的大小为______N;
(2)比较______两幅图,说明滑动摩擦力的大小与作用在物体表面的压力有关;
(3)比较甲、丙两幅图,说明滑动摩擦力的大小与______有关;
(4)在进行乙图所示的实验时,改变放在木块上的砝码,通过多次实验得到摩擦力f与作用在物体表面的压力F的关系图线如丁图所示,由图可知,当木块与砝码的总重力为4N时, 若此时弹簧测力计的读数为2N,则木块将做______ (选填“加速”、“减速”或“匀速”)运动;
(5)小渝同学拿出三个相同的三角形积木与木板构成了三个完全一样的斜面,并在前两个木板上依次铺上毛巾和棉布,如下图所示。他让玩具小车从斜面上同一高度滑下,他得到了以下的实验现象和判断:
①在铺有毛巾的水平面上,运动路程很短;
②如果在没有摩擦的水平面上,将做匀速直线运动;
③如果在较光滑的水平面上,运动路程很长;
④在铺有棉布的水平面上,运动路程较短;
⑤在水平平整的木板表面上,运动路程较长。
则下面的判断和排列次序正确的是( )
A.事实①④⑤,先推论②,再推论③ B.事实①④⑤,先推论③,再推论②
C.事实①②③,先推论④,再推论⑤ D.事实①③②,先推论⑤,再推论④
16.(2021·重庆一中八年级期末)小明用如图所示的装置探究“影响滑动摩擦力火小的因素”。
(1)实验时,用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做______直线运动,利用此时木块受到的摩擦力和拉力是一对______(选填“平衡力”或“相互作用力”),大小相等,来测量摩擦力的大小;
(2)比较图中______两图所示实验现象,说明滑动摩擦力的大小与作用在物体表面的压力大小有关。比较甲图和丙图所示实验可知:当压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越______(选填“大”或“小”);
(3)在实验结束后,小明改用拉力传感器水平拉动木块由静止变为匀速直线运动,得到了拉力F随时间t的变化关系如下图所示,时木块处于静止状态。分析图像可知:当木块所受的拉力,则木块受到摩擦力的大小为______(选填序号)。
A.4.1N B.4N C.4N或者4.1N
17.(2021·重庆·八年级期末)如图所示是小丽和小明所做的探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验,器材有:木块A一块,砝码一个、弹簧测力计一个、长木板一块和棉布一块。
(1)实验时,为了测出滑动摩擦力大小,应用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其在长木板上做 ____ 运动,此时弹簧测力计示数 __________ 滑动摩擦力的大小。(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)比较甲、乙实验可以探究滑动摩擦力的大小与 ___________ 有关;比较 _____________ 实验可以探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
(3)比较甲、丁实验,发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数,小明得出:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关,你认为他的结论是 ________ (填“正确”或“错误”)的。理由是 ___________________ 。
(4)若在实验中木块做加速运动,弹簧测力计示数 _______________ 滑动摩擦力。(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(5)实验时小明发现采用图所示装置实验效果更好。用该装置做实验时,小明加速直线拉动小车,木块受到的滑动摩擦力大小 _______ 。(选填“不变”、“变大”或“变小”)
试卷第1页,共3页
参考答案:
1. 不同力推一下木块 变大 长 匀速直线运动
【解析】
(1)[1]在实验操作中有一处明显的错误是分别用不同的力推木块,造成木块具有了不同的初速度。
(2)[2][3]更正错误后进行实验,从实验中观察到,随着摩擦力的逐渐减小,木块速度减小越来越慢,故木块在水平面上运动的距离逐渐变远,运动的时间越来越长。
(3)[4]在上述实验观察分析的基础上,根据牛顿第一定律可以推测:如果摩擦力减小为零,水平面足够长,那木块在水平面上的速度既不减小,也不增加,运动方向也不发生变化,木块将一直做匀速直线运动。
2. 速度 木板 小 远 慢 匀速直线运动 不需要 C
【解析】
(1)[1]小车到达水平面时的速度由所释放的高度决定,小车从同一斜面的同一高度从静止开始运动,到达水平面时的速度相等。
[2]小车在木板表面受到的摩擦阻力最小,所以小车在木板表面滑行的距离最远。
(2)[3][4][5]小车在水平表面运动受到阻力的作用,水平面越光滑,小车受到的阻力越小,速度减小得越慢,则运动的时间越长,运动距离越远。
(3)[6][7]如果水平面光滑,小车在运动时不受阻力,小车的速度就不会减小,则小车将在水平面一直做匀速直线运动,说明物体的运动不需要力来维持。
(4)[8]牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律是实验加推理的基础上概括得出的,不能用实验直接验证,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
3. 相同 改变水平地面的粗糙程度 小 慢 匀速直线 运动状态 D
【解析】
(1)[1]采用控制变量法开展实验,在三次实验中让小车从斜面同一高度由静止开始滑下,是为了使它在平面上开始运动的速度相同。
(2)[2]如图所示,实验为了让小车受到不同的阻力,采用的做法是改变水平地面的粗糙程度。
(3)[3][4]滑动摩擦力与压力、接触面粗糙度有关,实验结论是:平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,速度减小得越慢。
(4)[5]根据实验结论,根据牛顿第一定律可推理得出:运动的小车如果所受的阻力为零,小车将做匀速直线运动。
(5)[6]由实验可知,力不是使物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。
(6)[7]牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论,而不是直接通过日常生活经验或实验得出的,更不是科学家猜想出来的,故D符合题意。
4. 原来 更长 以恒定的速度一直运动下去 静止 匀速直线运动 改变
【解析】
(1)[1][2][3] 如果没有摩擦,机械能守恒,从一定高度静止释放时,动能为零,有一定的重力势能,小球将滚上另一个斜面的最高点时,速度为零,故重力势能不变,故小球将上升到原来的高度;如果减小第二个斜面的倾角(如图乙所示),如图所示,路程变大了,为了达到原来的高度就要通过更长的距离;继续减小第二个斜面的倾角,小球不可能到达原来的高度,会以恒定的速度一直运动下去。
(2)[4] [5][6] 一切物体在没有受到力的作用时,总保持平衡状态,即物体静止状态或者匀速直线运动状态;物体的运动不需要力来维持,而运动状态的改变一定是受到了力的作用,故力是改变物体运动状态的原因。
5. 速度 控制变量 b 降低 A
【解析】
(1)[1][2]要探究阻力对物体运动的影响,应使小车到斜面底端的速度相同,在平面上受到的阻力不同。实验中需要小车从同一斜面的同一高度开始静止下滑,并改变水平面的粗糙程度,这种实验方法叫做控制变量法。
(2)[3]以上操作中错误的一次是b,不应该将棉布铺在斜面上,这样会使小车到斜面底端的速度不相同。
(3)[4]可以通过降低小车在斜面上滑下时的高度,这样小车到斜面底端的速度就会变慢,使其不再滑出水平表面。
(4)[5]进一步分析实验可知:运动的物体不受外力时,其速度不会减慢,将保持匀速直线运动状态,故选A。
6. 小纸片被弹出后,小砝码在支柱上保持静止 小砝码具有惯性
【解析】
[1][2]物理现象:小纸片被弹出后,小砝码在支柱上保持静止;物理知识:小砝码具有惯性,将保持原来的运动趋势。
7. 相反 相等 等于 小于 作用在同一物体上但不在同一直线上的两个力,能否平衡 相等 改变
【解析】
(1)[1][2]实验中当左右两端同时个挂两个钩码时,小车静止,此时F1、F2的方向相反,因拉力大小等于钩码重力大小,故大小相等。
[3]当左右两端同时取下一个钩码时,钩码重力仍相等,故此时F3等于 F4。
[4]当右端再挂上一个钩码时,因两个钩码重力大于一个钩码重力,故此时F5小于F6。
(2)[5]在图甲实验的基础上,将小车扭转一个角度,此时两力不在同一直线上,松手后,可以探究同时作用在小车上,不在同一直线上的两个力,能否平衡.
(3)[6]对比甲、乙、丙三次实验,当小车静止时,水平方向上受到两个力的大小相等。
[7]当小车受到大小不等两个力时,即非平衡力作用时,运动状态将发生改变。
8. 匀速直线 压力 接触面越粗糙 0.6 0.7
【解析】
(1)[1]实验过程中,必须用弹簧测力计沿水平方向拉着物块A做匀速直线运动,根据二力平衡,拉力大小才等于摩擦力的大小,这样做便于测量滑动摩擦力的大小。
(2)[2]分析图甲、乙可知,接触面粗糙程度相同,乙中压力大,滑动摩擦力也大,故得出在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)[3]分析图甲和丙,发现弹簧测力计的示数F1<F3,说明:压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(4)[4]由表格第2次实验中,木块处于静止状态,木块水平方向上受到的拉力和静摩擦力是一对平衡力,大小相等,拉力大小是0.6N,所以静摩擦力是0.6N 。
[5]在第4次实验中,木块进行匀速直线运动,滑动摩擦力大小和拉力大小是一对平衡力,拉力是0.7N,所以滑动摩擦力是0.7N ,滑动摩擦力大小只跟压力大小和接触面粗糙程度有关,跟物体的运动速度无关,所以当物体运动时,第3、4、5次实验的滑动摩擦力是相同的,都为0.7N。
9. B 匀速直线运动 二力平衡 方案二 不需要匀速直线拉动木板,容易操作
【解析】
(1)[1]实验目的是探究“滑动摩擦力的大小与两物体的接触面积大小的关系”,必须保证压力与接触面粗糙程度相同,只改变接触面积的大小;故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
(2)①[2][3]方案一:拉动的是木块,为了得到摩擦力,应匀速拉动使木块做匀速直线运动,利用二力平衡条件,通过弹簧测力计的示数来得到摩擦力的大小。
②[4][5]方案一中很难控制木块做匀速直线运动,所以弹簧测力计示数不稳,很难读数;而方案二中无论长木板是否做匀速直线运动,木块都处于静止状态(即平衡状态),这样拉力等于摩擦力,而且无论拉木板速度多少,摩擦力都一样,不改变摩擦力大小,所以不需要匀速直线拉动木板,容易操作。
10. 匀速直线 二力平衡 接触面的粗糙程度 压力的大小 2∶1 控制变量法 转换法 木板表面的粗糙程度不均匀
【解析】
(1)[1][2]摩擦力的大小不便直接测量,该实验要求用弹簧测力计拉着木块沿水平方向做匀速直线运动,此时拉力与摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡原理可知,此时摩擦力与拉力大小相等。
(2)[3]分析图甲和丙,发现弹簧测力计示数F1 (3)[4]分析图甲和乙,发现弹簧测力计的示数F1 (4)[5]滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比,即压力增大为原来几倍,滑动摩擦力也增大为原来几倍;在图丙中物块A上叠放一块与之等重的另一物块B,则压力增大为原来二倍,所以滑动摩擦力也增大为原来二倍,则拉力也为原来二倍,所以, F4 ∶F3 =2∶1。
(5)[6][7]在本次实验中,对压力和接触面的粗糙程度分别控制,一个一个地研究,所以用到了控制变量法;将不便测量的滑动摩擦力利用二力平衡原理转换为拉力来进行测量,用到了转换法。
(6)[8]弹簧测力计示数不稳定,即滑动摩擦力的大小在变化,所以出现这种现象的原因可能是木板表面的粗糙程度不均匀。
11. 控制变量法 甲丙 大 不需要 1.8N 4
【解析】
本题考查探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验,关键是对控制变量法的理解,理解物体匀速直线运动时拉力与摩擦力是一对平衡力。
(1)[1]该实验主要采用的探究方法是控制变量法。
(2)[2]因为沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡,拉力大小等于摩擦力的大小;由图1中甲丙两图可知:当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)[3]由图1中甲乙两图可知:当接触面受到的压力一定时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大。
(4)[4]如图1中丁图所示的实验装置,A相对于地面静止,受到摩擦力和测力计的拉力为一对平衡力,故该装置的优点是不需要长木板做匀速直线运动。
[5]实验中小丽发现:当F为3N时,木块A相对于地面静止,且长木板B刚好做匀速直线运动,以长木板B为研究对象,长木板B受到弹簧测力计的拉力F,A对B的摩擦力及地面对B的摩擦力三个力作用,而处于平衡状态,则有
由图甲可知AB之间的摩擦力为1.8N,则地面对B的摩擦力为
则长木板B受到地面的摩擦力大小为1.8N。
(5)[6]如图2所示,放在水平地面上的物体C受到方向不变的水平拉力F的作用,F﹣t和v﹣t图象分别如图3图4所示,由图4知,6﹣9秒物体做匀速直线运动,受到的拉力与摩擦力为一对平衡力,大小相等,由图3可知此时摩擦力为4N,由于压力大小和接触面粗糙程度不变,则受到摩擦力大小不变,故物体C在第4秒时受到的摩擦力大小为4N。
12. 水平 匀速直线 控制变量法 将木块竖放,重复A的操作过程 无关
【解析】
(1)[1][2]实验中为了测量滑动摩擦力的大小,应该用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在长木板上做匀速直线运动,此时木块受到的拉力和滑动摩擦力是平衡力,大小相等,所以,木块所受摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(3)[3]他将木块切去一半,改变了接触面积,但是同时也改变了压力,也就是没有控制压力不变,没有体现控制变量法。
[4]在图D的基础上进行改进,将木块竖放,即可改变受力面积,同时也控制了压力和接触面粗糙程度不变,重复A的操作过程即可。
(4)[5]木板拉动之后逐渐加速,木板和木块的相对运动速度不断变大,测力计示数始终不变,表明摩擦力大小不变,于是可得出结论:滑动摩擦力大小跟相对运动速度大小无关。
13. 见解析 见解析 平衡 不是 两个力不是作用在同一直线上
【解析】
(1)[1][2]猜想三:滑动摩擦力的大小与物体运动的速度有关,因为拉动物体运动越快,弹簧测力计的示数越大。
(2)[3]如图所示,物块做匀速直线运动,处于平衡状态。
[4][5]此时弹簧测力计对物块的拉力和物块所受的摩擦力不是一对平衡力,因为摩擦力是水平方向,而拉力是斜向上方向,两个力不是作用在同一直线上。
14. 水平 二力平衡 滑动 不受影响 2.4 向左 甲、乙 2 偏小 大于
【解析】
(1)[1]因为所测的摩擦力是水平方向的,故实验前需要在水平方向对弹簧测力计进行调零。
(2)[2][3]如图甲所示,向左拉动木板,当A静止后(相对于墙壁静止,相对于木板向右滑动),根据二力平衡的原理可知,A受到的滑动摩擦力就等于弹簧测力计的示数。
[4]因为滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,实验中,若加速拉动木板,压力与接触面的粗糙程度均没有改变,则测得的A的摩擦力不受影响。
(3)[5]由图可知,弹簧测力计的分度值是0.2N,示数为2.4N。
[6]因为向左拉动木板,所以物体A相对于木板向右滑动,物体A所受滑动摩擦力方向向左。
(4)[7]要探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系,应控制压力相同,接触面的粗糙程度不同,故应选择甲、乙两图。
(5)[8]对比甲、丙两图可知,接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力与压力成正比。对比甲、丁得
则丁图中物体A对木板的压力,结合A的重力可知氢气球对A向上的拉力为2N。
(6)[9]如图所示,由于弹簧测力计自身有重力,当拉动木板,滑块相对于桌面静止后,滑块受到的摩擦力等于弹簧测力计的示数加上弹簧测力计的重力,所以这种方法测出的摩擦力将比真实值偏小。
[10]图中梁老师的拉力F要克服滑块与木板的摩擦力和桌面与木板的摩擦力,所以梁老师的拉力F大于弹簧测力计的示数。
15. 匀速直线 2.2 甲、乙 接触面的粗糙程度 加速 B
【解析】
(1)[1][2]实验时,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使它沿水平长木板做匀速直线运动,利用二力平衡条件,摩擦力等于拉力,从而测出摩擦力。图乙中弹簧测力计的分度值是0.2N,摩擦力的大小为2.2N。
(2)[3]要探究摩擦力的大小与作用在物体表面的压力的关系时,必须控制接触面的粗糙程度相同,压力不同,观察三个实验可知,符合要求的是甲和乙图。
(3)[4]比较甲和丙所示实验可知,作用在物体表面的压力相同接触面的粗程度不同,所以摩擦力不同,且接触面越粗糙擦力越大,说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
(4)[5]当木块与砝码的总重力为4N时,即压力为4N时,由丁图可知,摩擦力为1.6N,由于压力大小和接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力不变,若此时弹簧测力计的读数为2N,则木块受的不再是平衡力,拉力大于擦力,将做加速运动。
(5)[6]由题目给出的五个步骤可以看出,该实验的思路是让小车从斜面的同一高度下滑(控制小车到达平面时的初速度相同),然后逐步减小平面的粗糙程度,观察小车滑行的距离,进而推测出平面较光滑和绝对光滑时,小车的滑行情况,最后总结得出结论,根据这个思路,可以判断出,该实验的排序为:①④⑤③②,其中,可以通过实验观察到的是①④⑤,由推论得出的结论是③②。故选B。
16. 匀速 平衡力 甲乙 大 C
【解析】
(1)[1][2]实验时,将木块放在水平长木板上,用弹簧测力计,沿水平方向拉动木块,并使木块做匀速直线运动,根据二力平衡的条件可知,弹簧测力计拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,可以测出木块在木板上滑行时受到的摩擦力。
(2)[3]甲、乙两图中接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,弹簧测力计的示数不同,可以得出滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
[4]甲图和丙图所示实验压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,弹簧测力计示数不同,说明了滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,在压力相同时接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3)[5]根据图像可知,物体所受到的最大静摩擦力是4.2N,滑动摩擦力是4N,当拉力作用在物体上时,若物体处于静止状态,物体所受静摩擦力等于拉力4.1N,若物体处于运动状态,物体所受滑动摩擦力等于4N。
故选C。
17. 匀速直线 等于 压力大小 乙、丙 错误 没有控制压力的大小保持不变 大于 不变
【解析】
(1)[1][2]实验时,用弹簧测力计沿水平方向拉木块A,使其在长木板上做匀速直线运动,根据二力平衡,此时弹簧测力计示数的大小等于滑动摩擦力的大小。
(2)[3]比较甲、乙实验,接触面粗糙程度相同,压力不同,故可以探究滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
[4]探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,要控制压力相同,故比较乙、丙两次实验可以探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
(3)[5][6]研究滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关,要控制压力和接触面粗糙程度相同,将物体切去一半,压力变小了,故他的结论是错误的,理由是没有控制压力大小相同。
(4)[7]若在实验中木块做加速运动,说明拉力大于摩擦力,弹簧测力计示数大于滑动摩擦力。
(5)[8]小明加速直线拉动小车时,压力和接触面的粗糙程度都没变,所以木块受到的滑动摩擦力大小不变。
答案第1页,共2页