第8章 运动和力实验题
1.(2021·山西太原·八年级期中)小明同学在“探究阻力对物体运动的影响”实验中,让同一小车三次从同一斜面的同一高度由静止下滑,观察到图示的现象。
请你解答:
(1)上述操作的目的是保证小车到达水平面时的___________相同。
(2)此现象得出的结论是:水平面越光滑,运动小车受到的阻力越___________,运动的距离越___________,进一步推理可知:若水平面绝对光滑,小车受到的阻力为零,它将会___________。
2.(2021·山西临汾·八年级期中)小明学习小组设计了如图所示的实验,用表面粗糙程度不同的毛巾、棉布、木板等器材探究“阻力对物体运动的影响”。
(1)该实验是通过______来判断阻力对物体运动的影响,这种研究问题的方法是______;
(2)先后三次将同一小车从斜面的______(选填“同一”或“不同”)高度由静止下滑,这样操作的目的是______;
(3)小车到达水平面后会继续向前运动是因为小车具有______。小车在水平面运动时,水平方向受到了______个力的作用;(忽略空气阻力)
(4)实验中,依次将毛巾、棉布铺在木板上,开始探究小车在三种平面上的运动情况,结果发现小车直接冲出棉布末端,在目前仅有的实验器材基础上,为完成整个实验探究过程,可采取的办法是______(合理即可)。
3.(2021·山西大同·八年级期中)某次探究实验中,小明依次将毛巾、棉布分别铺在水平木板上,让小车分别从斜面上滑下,再观察和比较小车在水平面上滑行的距离,实验情景如图所示。
(1)实验中每次让小车从斜面同一高度由静止滑下,目的是使小车在水平面上开始滑行时的速度大小______(选填“相等”或“不相等”);
(2)分析小车运动情况可知:小车受到的阻力越小,速度减小得越______(选填“快”或“慢”);由此推理:如果水平面光滑,小车运动时不受阻力作用,它将在水平面上______;说明物体的运动______(选填“需要”或“不需要”)力来维持;
(3)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______(选填“能”或“不能”)用实验直接验证。
4.(2021·山西吕梁·八年级期中)小明和同学打乒乓球时,注意到乒乓球不小心滚到台下后,落地点时远时近。小明思考:若运动着的小球从桌上滚落后,小球的落地点到桌子的水平距离可能与哪些因素有关呢?他的猜想如下:
猜想一:可能与小球离开桌面的速度大小有关。
猜想二:可能与桌子的高度H有关。
小明选取了钢球及高度可调的桌子与斜面组成如图所示的装置,进行了实验,得到的数据如表(表中h为小球从斜面开始下落时距离桌面的高度)。
序号 小球高度h/m 桌面的高度H/m 落地点到桌子的水平距离s/m
1 0.1 0.8 0.42
2 0.1 1 0.54
3 0.1 1.2 0.65
4 0.2 1.2 0.96
5 0.3 1.2 1.16
(1)为验证猜想一,小明应如何操作才能做到小球离开桌面的速度不同?______;
(2)为了探究猜想二,可选取______序号的实验进行比较,分析数据可得到的具体结论是:______;
(3)若小球在离开水平桌面的同时受到的外力全部消失,则小球会______。
5.(2021·山西太原·八年级期中)小明骑自行车上学,穿的衣服越宽松,骑车速度越快,感觉空气阻力就越大。由此,他产生两个猜想:猜想一:物体所受空气阻力的大小可能与物体迎风面积的大小有关;猜想二:物体所受空气阻力的大小可能与物体运动速度的大小有关。在一个无风的周末,他请爸爸开车来帮忙,在确保安全的前提下,打开汽车天窗,将图所示装置固定在汽车车顶。保证汽车分别以不同速度在同一平直公路上匀速行驶,观察每次汽车仪表盘和弹簧测力计的示数,并将相关数据记录在下表中。请你解答:
挡
汽车速度v/(km·h-1) 20 40 60 80
弹簧测力计示数F/N 0.1 0.4 0.9 1.6
(1)上述实验过程验证的是猜想___________(选填“一”或“二”);实验用___________来表示挡板所受空气阻力的大小;
(2)分析表中的数据,可以得出的结论是___________;
(3)补充适当的器材,帮他设计实验,验证另一个猜想:
需补充的器材:___________;
实验步骤:___________;
实验结论:___________。
6.(2021·山西大同·八年级期中)在探究“二力平衡条件”的实验中,实验装置如图所示。
(1)实验时,向左盘和右盘同时放入等重的砝码,这时木块保持静止,说明一对平衡力的______; 但小明在实验时发现,若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码时木块仍然保持静止状态,则产生这一现象的原因是______;
(2)现保持F1与F2相等,将木块换成小车,然后扭转一个角度,松手后,小车将______,设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时的两个力一定______;
(3)如果将木块换成弹簧测力计,左右两盘各放入重5N的砝码,则弹簧测力计的示数为______。
7.(2021·山西·晋城市第十一中学校八年级期中)在探究“二力平衡的条件”的实验中,小明采用的实验装置如图所示。
(1)实验时,小明向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时,木块两边所受的拉力________(选填“相等”或“不相等”),木块处于静止状态。小明再把右盘中的砝码换成一个质量较大的砝码时,发现木块仍然处于静止状态,出现这种现象的原因是_____________,于是他把木块换成小车,并选择较________(选填“光滑”或“粗糙”)的实验桌面,继续完成实验。
(2)在左右两盘放入质量相等的砝码,再将小车水平扭转一个角度,松手后,观察小车运动状态,这样做的目的是为了探究______________________________。
(3)小明用轻质硬纸片代替图中的木块,两端的小盘中加质量相等的砝码时,硬纸片保持静止,用剪刀将硬纸片从中间剪开,发现分开后的硬纸片向相反方向运动。由此可以得到二力平衡的又一个条件:_________。
8.(2021·山西实验中学八年级期中)如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小华将系于小卡片(重力可忽略不计)两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码, 使作用在小卡片上的两个拉力方向_____,并通过调整_____来改变拉力的大小;
(2)当小卡片平衡时,小华将小卡片扭转过一个角度,松手后小卡片__(选填“能”或“不能”)平衡。设计此实验步骤的目的是为了探究_____;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小华下一步的操作是:_____ ;
(4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们认为小华的实验优于小明的实验.其主要原因是_____。
A.减少摩擦力对实验结果的影响
B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D.小卡片容易扭转
9.(2021·山西太原·八年级期中)在“探究二力平衡条件”的实验时,小明先采用图甲的装置,发现实验效果不理想;经过思考,他用类似图乙的方式把小车悬挂起来,仍不能完成探究任务;又将小车改为轻质卡片,进行了如下操作。第一步,将图乙中卡片两端的细线绕过滑轮并各挂一个质量相同的钩码,使卡片保持静止;第二步,为验证“相互平衡的两个力必须作用在同一直线上”,进行了相应的操作;第三步,在图乙的状态下,将卡片剪开。观察每次实验的现象并得出结论。请你解答:
(1)他将图甲的小车悬挂起来是为了减小___________对实验结果的影响,随后又选用轻质卡片替代小车是为了___________。
(2)第二步选用图___________(选填“丙”或“丁”)的操作更具有针对性,这是因为另一种操作不能控制卡片所受的两个力___________。
(3)第三步是为了验证___________。
10.(2021·山西吕梁·八年级期中)百米赛跑时,运动员奔跑得越快,感到阻力越大,这是什么原因呢?
小梦查阅资料得知:物体在流体中运动时,会受到阻力作用,该阻力叫做流体阻力。流体阻力大小跟物体的运动速度、横截面积、形状有关。当物体从高空由静止下落,速度会越来越大,所受阻力也越来越大,下落一段距离后,当阻力大到与重力相等时,将以某速度做匀速直线运动,这个速度被称为收尾速度。于是他选择不同的小球,对“球形物体所受空气阻力大小与收尾速度和横截面积的关系”进行了探究,测量数据如表。请你解答:(g取10N/kg)
小球编号 1 2 3
小球质量m/g 2 5 45
小球半径r/(10-3m) 5 5 15
小球的收尾速度v/(m/s) 16 40 40
(1)1号小球在速度为16m/s 时,受到的空气阻力为 _________ N。
(2)分析1号、2号小球的实验数据初步得出的结论是:______________。
(3)根据以上研究,骑自行车时骑行者采用_______的姿势更有利于前行,这是通过减小________,减小了空气阻力。
11.(2021·山西运城·八年级期中)小明同学在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,进行了如图所示的操作。
实验序号 甲 乙 丙
接触面 木板 木板 毛巾
压力F压/N 1.0 1.5 1.0
弹簧测力计示数F示/N 0.4 0.6 0.6
(1)实验中,小明同学每次应用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做______运动,根据_______原理,此时弹簧测力计的示数等于木块受到的滑动摩擦力的大小。
(2)比较甲、乙两次实验数据可知,在接触面的粗糙程度相同时,接触面受到的压力越______,滑动摩擦力越大。
(3)比较______两次实验数据可知,在接触面受到的压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越_______。
(4)若在如图甲所示的实验中,木块以更大的速度做匀速直线运动,则弹簧测力计的示数__________(选填“大于”、“小于”或“等于”)0.4N。
(5)图乙实验中,砝码受到的摩擦力是______N。
12.(2021·山西大同·八年级期中)下面是小明探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)如图甲所示,将一个木块放在长木板上,用弹簧测力计沿水平方向______拉动,根据二力平衡原理可以测出木块受到的滑动摩擦力为______N;
(2)如图乙所示,在木块上放一个重物,重复上面的操作,比较甲、乙两图中弹簧测力计的示数可探究滑动摩擦力大小与______的关系;
(3)为了操作方便,小明对实验进行了如图丙所示的改进,将弹簧测力计固定,拉动木块下的毛巾,木块相对地面保持静止,这样改进后______(填“需要”或“不需要”)匀速拉动毛巾。比较甲、丙两图可得出:压力相同时,______滑动摩擦力越大。
13.(2021·山西临汾·八年级期中)在探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”时,小明同学根据自己推箱子时,箱子越重,推起来越费力,提出了“影响滑动摩擦力大小的因素可能与接触面受到的压力有关”的猜想;小伟同学根据自己推箱子时,地面越粗糙,推起来越费力,提出了“影响摩擦力大小的因素可能与接触面的粗糙程度有关”的猜想。小组同学利用如图所示的实验装置进行了探究。
(1)实验时,用弹簧测力计水平拉动肥皂,使它沿长木板做______运动,根据______知识,即可测出肥皂与长木板之间的滑动摩擦力;
(2)请你为小组设计一个该实验的实验数据记录表格______;
(3)要探究小明的猜想是否正确,他们应比较图甲和图乙所示的实验,得出的结论是______;
(4)实验结束后,同组的小阳猜想:滑动摩擦力的大小可能与接触面积的大小有关。小阳在上述实验的基础上,将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两部分进行实验,根据实验数据验证了自己的猜想,你认为小阳的结论是______(选填“正确”或“错误”)的,支持你的观点的依据是______;
(5)同组的小华用如图所示的方式测量滑动摩擦力的大小,这样操作的错误是______,此时肥皂受到的滑动摩擦力会______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
14.(2021·山西晋中·八年级期中)在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小英做了如图甲所示的三次实验,用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、长木板、毛巾。
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面上做______,根据______知识,可知滑动摩擦力的大小______(选填“大于”、“等于”或 “小于”)拉力的大小;
(2)比较甲乙两次实验,可得出结论:______,摩擦力越大;
(3)评估此实验方案的不足之处是______;(答出一条即可)
(4)若按图丁的操作方法,也可以使木块在木板上沿水平方向做匀速直线运动,此过程中木块处于______(选填“平衡”或“非平衡”)状态;弹簧测力计对木块的拉力和木块受到的滑动摩擦力______(选填“是”或“不是”)一对平衡力,理由是______;
(5)小明为了探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系,需要在甲图的基础上进一步实验,请你写出下一步的实验方案:______。
15.(2021·山西实验中学八年级期中)如图所示是小明在做“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。铜块和木块的大小和形状完全相同,实验时弹簧测力计拉着物体沿水平方向做匀速直线运动。
(1)比较甲、乙两图,可得到的结论是___________;
(2)图乙、丙中铜块和木块叠在一起的目的是使___________相同;
(3)图甲中拉着铜块做匀速直线运动时弹簧测力计的读数是___________N;若弹簧测力计的示数是3N,则此时铜块受到的摩擦力大小为___________N;
(4)小华组的同学选择了如下图所示的装置进行探究(原理如图丙所示)。如图甲所示,小木块放在静止的皮带轮上,右端通过绳子拉在弹簧测力计下,此时绳子松弛,弹簧测力计示数为零,皮带轮向左启动后,如图乙所示,小木块也向左运动,当小木块相对于桌面再次静止时,弹簧测力计的示数就等于小木块受到的摩擦力。若改变皮带轮的转速,当转速增大时,弹簧测力计的示数不变,由此可得到的结论是___________;
(5)这两组的实验方案你认为___________的好(选填“小明”或“小华”),原因是___________ 。
16.(2021·山西·晋城市第十一中学校八年级期中)小伟要探究“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
接下来小伟通过如图所示实验操作验证他的猜想:
(1)实验中小伟应该用弹簧测力计水平 _____ 拉动木块在长木板上滑动,这样做是根据 _____ 的知识得出拉力等于摩擦力,从而测出木块所受的摩擦力的大小;
(2)如果小伟要探究猜想②,他应该选择 _____ 两幅图所示的实验步骤来操作,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, _____ ,滑动摩擦力越大;
(3)小伟要探究猜想③,他将木块切去一半,重复甲的操作过程,如图丁所示,他比较甲和丁的实验结果,得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关.你认为他的结论可靠吗?答: _____ 。小伟在实验中存在的问题是 _____ 。
17.(2021·山西·朔州市第二中学校初中部八年级期中)为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明设计了如图所示的实验.
(1)实验过程中,弹簧测力计________(选填“必须”或“不必”)沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,此时,滑动摩擦力的大小________(选填“大于”、“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数.
(2)在四次实验中,滑动摩擦力最小的是_____(选填“甲”、“乙” 、“丙”或“丁”).
(3)比较甲、乙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与________有关;比较乙、丙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与________有关.(以上两空选填“压力”或“接触面粗糙程度”)
(4)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,小明得出结论: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________________(选填“正确”或“错误”)的.
(5)小明对实验装置进行改动,如图所示,重复实验,发现效果更好.实验中,小明_____(选填“一定”或“不一定”)要匀速拉动长木板.
18.(2021·山西吕梁·八年级期中)在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小英做了如图甲所示的三次实验。实验中第1次和第2次用相同的长木板,第3次用表面更加粗糙的长木板。
(1)实验过程中,用弹簧测力计拉着物块沿水平方向做______运动,目的是使滑动摩擦力______(选填“大于”、“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数;
(2)比较1、2两次实验,是为了探究滑动摩擦力大小与______有关;比较2、3两次实验,可以得出的结论是:______;
(3)下列现象中,利用了上述步骤(2)中结论的是______(选填字母);
A.把书包带做得宽些 B.体操运动员在手上涂镁粉
C.刹车时用力捏自行车的手闸 D.移动很重的石块时,在地上铺设滚木
(4)小芳同学将实验方法进行了改进,实验装置如图乙所示:将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向右运动,此时木块受到的摩擦力的大小为______N。这样改进的好处是______;
(5)如图丙所示,另一小组用弹簧测力计拉着一小木板从桌面上a位置匀速运动到b位置弹簧测力计示数不变,可得出结论滑动摩擦力的大小与______无关。
19.(2021·山西吕梁·八年级期中)学习过摩擦力之后,小梦想探究“滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小”之间的关系,为了提高实验的精准度,小梦选用了如图甲所示的装置,该装置通过驱动装置带动传送带运动,长方体木块保持不动,其中力传感器可以代替弹簧测力计精确显示拉力的大小。
(1)如图甲,传送带运动时,木块受到的摩擦力方向是______(选填“向左”或“向右”);
(2)由于______,所以滑动摩擦力跟拉力的大小相等;
(3)在实验过程中让同一木块在同一传送带上进行实验是为了______;
(4)图乙是不同速度下滑动摩擦力与时间的关系图,观察该图可知,滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小 ______(填“有关”或“无关”),理由是______;
(5)小梦利用以上器材(不添加任何器材),验证“滑动摩擦力的大小与接触面积无关”。他只需改变的操作是______,驱动装置带动传送带运动,力传感器显示拉力的大小并比较。
20.(2021·山西运城·八年级期中)在物理兴趣活动中,小明同学提出猜想∶物体所受滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。请你设计实验,验证小明同学的猜想是否正确。(温馨提示∶注意实验方案的可操作性)
(1)实验器材∶___________;
(2)实验步骤∶_____________;
(3)实验结论∶_____________。
21.(2021·山西临汾·八年级期中)小梦买了如图中的A、B两款防滑运动鞋,她想穿其中一双运动鞋参加拔河比赛,就想知道哪双鞋底更粗糙。她说,只要给她一样物理中的测量器材就能判断出来。(两双鞋后面都有鞋环如图C)请你替她完成操作。
(1)补充器材:______ ;
(2)步骤:______ ;
(3)得出结论:______ 。
参考答案:
1. 速度 小 远 做匀速直线运动
【解析】
(1)要探究阻力对物体运动的影响,实验中应控制小车的初速度相同,为了使小车到达水平面具有相同的初速度,应使同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下。
(2)由图可知,毛巾、棉布、木板依次越来越光滑,阻力也越来越小,从小车前进的距离来看,在初速度相同的条件下,水平面越光滑,小车受到的摩擦阻力越小,小车运动的越远。
由实验现象推理可得出,运动物体不受外力时,将不停地做匀速直线运动。
2. 小车在水平面上运动的距离 转换法 同一 使小车到达水平地面时的初速度相同 惯性 一 减小斜面倾斜角度 (合理即可)
【解析】
(1)实验中通过小车在水平面通过的距离来判断阻力对物体运动的影响,因为物体受到的阻力越大,物体通过的距离会越小,这种研究方法是转换法。
(2)实验中应让小车从斜面的同一高度静止滑动,才能控制小车到达水平面的速度相同。
(3)小车到达水平面后能继续向前运动,是因为小车具有惯性,要保持原来的运动的状态向前运动。
小车在水平方向上只受到一个阻力的作用。
(4)小车从斜面冲下后,直接冲出棉布末端,是因为小车冲到水平面时的速度太大了,那么应减小斜面的倾斜程度,小车在同一高度静止冲到水平面时速度减小,在水平面上通过的距离减小,这样不会冲出棉布表面。
3. 相等 慢 做匀速直线运动 不需要 不能
【解析】
(1)为了使小车在水平面上开始滑行时的速度大小,每次让小车从斜面同一高度由静止滑下。
(2)表面越光滑,阻力就越小,小车运动的距离就越远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢。
假如小车受到的阻力为零,即小车不受力,小车的运动状态将不会改变,做匀速直线运动,说明物体的运动不需要力来维持。
(3)牛顿第一定律是在实验的基础上,通过推理得出的,不是用实验直接得出的。
4. 让小球从斜面的不同高度自由滚下 1、2、3 小球离开桌面的速度相同时,桌子的高度越高,落地点到桌子的水平距离越远 沿水平方向做匀速直线运动
【解析】
(1)使小球从斜面的不同高度由静止自由滑下,可使小球离开桌面的速度不同。
(2)探究小球的落地点到球台的水平距离s可能与桌面的高度H有关时,需要控制小球离开桌面的速度相同,桌子的高度不同,所以需要对比1、2、3的实验数据,根据数据可知,在小球离开桌面的速度相同时,桌子高度越高,小球的落地地点距离球台的水平距离越大。
(3)若小球在离开水平桌面的同时受到的外力全部消失,由于惯性,小球保持原有运动状态不变,即沿水平方向做匀速直线运动。
5. 二 弹簧测力计的示数 当物体迎风面积一定时,物体运动速度越大,物体所受空气阻力越大。 面积不同的挡板 在确保安全的前提下,打开汽车天窗,将图所示装置固定在汽车车顶,保证汽车以相同的速度在同一平直公路上匀速行驶,观察汽车仪表盘和弹簧测力计的示数,并将相关数据记录在表格中;将挡板更换,重复上述实验步骤,并将相关数据记录在表格中。 当物体运动速度一定时,物体迎风面积越大,物体所受空气阻力越大。
【解析】
(1) 上述实验过程中,小车上挡板的面积不变,运动的速度变化,故探究的是物体所受空气阻力的大小与物体运动速度的关系,即验证的是猜想二。
将小车和挡板看作一个整体,水平方向上处于平衡状态;故空气阻力与弹簧测力计的拉力二力平衡,实验用弹簧测力计的示数来表示挡板所受空气阻力的大小。
(2)由实验数据可以看出:当物体迎风面积一定时,物体运动速度越大,物体所受空气阻力越大。
(3) 要探究物体所受空气阻力的大小与物体迎风面积的大小关系,需保持物体运动的速度相同,面积不同,故需准备面积不同的挡板。
在确保安全的前提下,打开汽车天窗,将图所示装置固定在汽车车顶,保证汽车以相同的速度在同一平直公路上匀速行驶,观察汽车仪表盘和弹簧测力计的示数,并将相关数据记录在表格中;将挡板更换,重复上述实验步骤,并将相关数据记录在表格中。
当物体运动速度一定时,物体迎风面积越大,物体所受空气阻力越大。
6. 大小相等 木块与桌面间存在摩擦力 转动回来 在同一直线上 5N
【解析】
(1)左盘和右盘同时放入等重的砝码,木块两边受到的拉力大小相等,木块保持静止,说明一对平衡力的大小相等。
桌面表面粗糙,木块与桌面之间存在摩擦。在摩擦力的作用下,向左盘和右盘同时放入不等重的砝码时木块仍然会保持静止状态。
(2)现保持F1与F2相等,将木块换成小车,然后扭转一个角度,二力作用线不在同一直线上,无法使小车处于平衡状态。松手后,小车将发生转动。
设计这一步骤与小车受到的两力作用于同一直线上时,小车处于静止状态进行对比,是为了验证二力平衡时两力一定作用于同一直线上。
(3)弹簧测力计的示数等于挂钩受到的力的大小,将木块换成弹簧测力计,左右两盘各放入重5N的砝码,弹簧测力计挂钩受到的力为5N,所以弹簧测力计的示数为5N。
7. 相等 实验中摩擦力校大 光滑 不在同一直线上的两个力是否能平衡 作用在同一个物体上
【解析】
(1)由于左盘和右盘中砝码的质量相等,故木块两边所受的拉力相等;
小明再把右盘中的砝码换成一个较重的砝码时,发现木块仍然处于静止状态,所以木块还受平衡力的作用;此时木块有向右运动的趋势,桌面对木块有向左的摩擦力,向左的拉力、向左的摩擦力与向右的拉力这三个力平衡;
为减小摩擦力对实验的影响,当把木块换成小车,应选择较光滑的实验桌面,继续完成实验;
(2)用手将小车扭转一个角度,两个力不在同一直线上,已知两个力的大小相等,方向相反,所以可以探究二力平衡时,两个力必须满足在同一直线上的条件;
(3)当小卡片平衡时,用剪刀从中间剪断小卡片,由于二力不在同一物体上,所以两侧砝码落下,说明二力平衡的又一个条件是:两个力必须作用在同一物体上。
8. 相反 所挂钩码的个数 不能 不在同一直线上的两个力能否平衡 用剪刀把小卡片剪成两半 A
【解析】
(1)线的两端挂上钩码,在钩码的作用下,线会向相反的方向拉小卡片,即拉力的方向相反。
实验中通过改变钩码的数量来改变拉力的大小。
(2)将小卡片扭转角度后松开,两侧的拉力不在同一直线上,小卡片不能保持平衡。
目的是为了探究不在同一直线上的两个力能否平衡,即同一直线是否为二力平衡的条件。
(3)用剪刀把小卡片剪成两半,使两个力作用于不同的物体。
(4)小车与桌面会存在摩擦力,对实验存在一定的影响,故选A。
9. 摩擦力 消除重力影响 丙 方向相反 相互平衡的两个力必须作用在同一物体上
【解析】
(1)摩擦力会影响实验,将图甲的小车悬挂起来,可以减小摩擦力影响,小车重力较大,把小车悬挂起来,拉力无法在一条直线上,仍不能完成探究任务,所以换成重力可忽略的纸片,消除了重力的影响。
(2)在图丙中,两个力方向是相反的,但是图丁中两个力方向不是相反,所以选丙较好。
(3)将卡片剪开,卡片变成两个物体,拉力分别作用在一半卡片上,可以验证相互平衡的两个力必须作用在同一物体上。
10. 0.02 当物体的形状、横截面积一定时,收尾速度越大,物体受到的流体阻力越大 弯腰 横截面积。
【解析】
(1)当物体从高空由静止下落,速度会越来越大,所受阻力也越来越大,下落一段距离后,当阻力大到与重力相等时,将以某速度做匀速直线运动,这个速度被称为收尾速度,1号小球在收尾速度为16m/s时,因阻力大小与重力相等,故受到的空气阻力为
f=G=mg=2×10-3kg×10N/kg=0.02N
(2)横向分析1号、2号小球的相关数据可知,形状相同,半径相同,即横截面积一定,2号球的收尾速度大,且2号球的质量较大,根据阻力等于重力可知,2号球受到的流体阻力大,即初步得出的结论是:当物体的形状、横截面积一定时,收尾速度越大,物体受到的流体阻力越大。
(3)横向分析2号、3号小球的相关数据可知,形状相同,收尾速度相同,3号小球的半径较大,即横截面积较大,且3号球的质量较大,根据阻力等于重力可知,3号球受到的流体阻力大,可初步得出的结论是:当物体的形状、收尾速度一定时,横截面积越大,物体受到的流体阻力越大,所以,根据以上研究,骑自行车时骑行者采用弯腰的姿势减小横截面积,减小了空气阻力。
11. 匀速直线 二力平衡 大 甲、丙 大 等于 0
【解析】
(1)实验中根据二力平衡原理,每次应用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动,此时弹簧测力计的示数等于木块受到的滑动摩擦力的大小。
(2)比较甲、乙两次实验数据可知,乙实验中弹簧测力计的示数更大,说明在接触面的粗糙程度相同时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)根据控制变量法思想,毛巾的粗糙度更大,比较甲、丙两次实验数据可知,在接触面受到的压力相同时,接触面越粗糙,则滑动摩擦力越大。
(4)若在如图甲所示的实验中,木块以更大的速度做匀速直线运动,但压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,则弹簧测力计的示数仍等于0.4N。
(5)图乙实验中,砝码在木块上匀速直线运动,砝码与木块没有相对运动的趋势,故砝码受到的摩擦力是0N。
12. 匀速 2.6 压力大小(压力) 不需要 接触面越粗糙
【解析】
(1)要使拉力大小等于摩擦力,用弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动。从图甲中可以看出,弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力计的示数为2.6N,故此时拉力大小为2.6N,摩擦力大小与拉力大小相等,因此摩擦力大小为2.6N。
(2)甲乙两次实验控制接触面粗糙程度相同,改变压力大小,可以探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。
(3) 将弹簧测力计固定,拉动木块下的毛巾,不管毛巾怎么拉,木块相对地面保持静止,木块受到的拉力与摩擦力始终是一对平衡力,因此不需要匀速拉动毛巾。
甲丙中,压力大小相同,丙中接触面比较粗糙,摩擦力为3.4N,比甲中摩擦力大,说明压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
13. 匀速直线 二力平衡
实验 接触面情况 压力大小/N 弹簧测力计示数/N
甲 木板表面
乙 木板表面
丙 毛巾表面
接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大 错误 没有控制压力大小不变 拉力不在水平方向 变小
【解析】
(1)实验时,应使肥皂沿长木板做匀速直线运动,这样肥皂在水平方向上所受两个力:拉力和摩擦力是一对平衡力,即二力平衡,那么测出拉力即为滑动摩擦力。
(2)在实验中,需要比较,肥皂在不同接触面所受摩擦力的大小,即弹簧测力计示数的大小,还有接触面相同时,不同压力下所受摩擦力的大小,所以设计表格如下:
实验 接触面情况 压力大小/N 弹簧测力计示数/N
甲 木板表面
乙 木板表面
丙 毛巾表面
(3)图甲、乙中,肥皂对木板的压力不同,接触面相同,但测力计的示数不同,即肥皂所受的摩擦力不同,乙图中压力较大,测力计的示数较大,所以可得出:当接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(4)小阳的结论是错误的,因为要探究摩擦力的大小与接触面积大小的关系,除了接触面积的大小改变外,其它物理量都应保持不变,但小阳在改变的接触面积大小的同时,也改变了压力的大小。
(5)小华同学的操作是错误的,因为测力计不是斜向上拉动肥皂,拉力不在水平方向时,肥皂的压力变小,则滑动摩擦力会变小。
14. 匀速直线运动 二力平衡 等于 在接触面粗糙程度一定时,压力越大 不易让物体保持匀速直线运动,弹簧测力计示数不稳定 平衡 不是 没有作用在同一直线上 将木块侧放,用测力计水平匀速拉动
【解析】
(1)滑动摩擦力不方便直接测量,这里采用了转换法,实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面上做匀速直线运动,根据二力平衡知识可知,此时滑动摩擦力与拉力是一对平衡力,滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。
(2)比较甲乙两次实验,接触面粗糙程度相同,拉力不同,拉力较大时,弹簧测力计示数较大,即滑动摩擦力较大,可得出结论:在接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)实验的不足之处在于,用手拉着弹簧测力计,很难使木块做匀速直线运动,同时导致拉力与滑动摩擦力不平衡,大小不相等,造成了弹簧测力计示数不稳定的结果。
(4)木块在木板上沿水平方向做匀速直线运动,即运动状态不变,所以此过程中木块处于平衡状态。
弹簧测力计对木块的拉力和木块受到的滑动摩擦力不在同一直线上,所以它们不是一对平衡力。
(5)为了探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系,应该控制压力和接触面粗糙程度不变,改变接触面面积,所以接下来可以将木块侧放,用弹簧测力计沿水平方向拉着它在水平面上做匀速直线运动。
15. 接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大 压力 2.2 2.2 滑动摩擦力大小与相对运动速度大小无关 小华 不用控制物体做匀速直线运动(弹簧测力计稳定,方便读数)
【解析】
(1)根据控制变量法,由甲乙两图可知,压力不同,接触都是铜块与长木板,而弹簧测力计示数不同,因此结论为接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(2)乙丙是探究接触面粗糙程度改变时,滑动摩擦力与压力大小的关系,铜和木叠放一起的目的是使对长木板压力相同。
(3)弹簧测力计读数2.2N,滑动摩擦力只与压力大小和接触面粗糙程度有关,当弹簧测力计为3N时,滑动摩擦力还是2.2N,此时物体将加速。
(4)压力相同,接触面粗糙程度也相同,只改变皮带轮的转速即改变相对运动速度,弹簧测力计示数不变,说明滑动摩擦力大小与相对运动速度大小无关。
(4)小华的方案好,因为不用控制物体做匀速直线运动,只要滑动即可,而且弹簧测力计比较稳定,方便读数。
16. 匀速直线 二力平衡 甲和丙 接触面越粗糙 不可靠 没有控制压力大小不变
【解析】
(1)实验中小伟应该用弹簧测力计水平匀速直线拉动木块在长木板上滑动,木块处于平衡状态,拉力和摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡的知识,摩擦力等于拉力。
(2)要探究摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系,需使压力大小和接触面积大小相同,改变接触面的粗糙程度,所以应选择甲图和丙图。
由图知,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)要探究摩擦力大小与接触面积的大小的关系,需使压力大小和接触面的粗糙程度相同,改变接触面积的大小,而小伟将木块切去一半,则在接触面积变化的同时,压力也发生了变化,没有控制压力大小不变,所以得出错误结论。
17. 必须 等于 丁 压力 接触面的粗糙程度 错误 不一定
【解析】
(1)实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,此时物块处于平衡状态,滑动摩擦力和拉力是一对平衡力,大小相等,所以滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数.
(2)在四次实验中,甲和乙接触面粗糙程度相同,乙的压力较大,滑动摩擦力较大,即f乙>f甲;乙和丙压力大小相同,丙接触面更粗糙,滑动摩擦力更大,f丙>f乙;实验丁和甲接触面粗糙程度相同,丁的压力较小,滑动摩擦力f丁<f甲.由此可知,f丙>f乙>f甲>f丁,滑动摩擦力最小的是丁.
(3)比较甲、乙实验,接触面粗糙程度相同,压力大小不同,所以是为了研究滑动摩擦力大小与压力有关;比较乙、丙实验,压力大小相同,接触面粗糙程度不同,是为了研究滑动摩擦力大小与接触面积的粗糙程度有关.
(4)由于没有保持压力大小相同,所以小明的结论是错误的.
(5)由图戊所示实验可知,拉动木板时物块保持不动,物块处于平衡状态,滑动摩擦力的大小等于测力计的拉力,因此实验中不一定要匀速拉动长木板.
18. 匀速直线 等于 压力大小 压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大 B 2.8 不需要控制木板做匀速直线运动,示数稳定便于读数 接触面积的大小
【解析】
(1)只有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,拉力大小才等于摩擦力的大小。
(2)由1、2两次接触面粗糙程度相同,压力不同,第2次实验的压力较大,拉力也较大,是为了探究滑动摩擦力大小与压力关系。
比较2、3两次实验,压力一样,粗糙程度不同,第3次用表面更加粗糙的长木板,拉力更大,可知压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3)A.把书包带做得宽些,是在压力一定时增大受力面积,减小压强,故A不符合题意;
B.体操运动员在手上涂镁粉,增大接触面粗糙程度增大摩擦力,故B符合题意;
C.刹车时用力捏自行车的手闸,增大压力增大摩擦力,故C不符合题意;
D.移动很重的石块时,在地上铺设滚木,变滑动为滚动减小摩擦,故D不符合题意。
故选B。
(4)木块相对地面处于静止状态,受到平衡力的作用,拉力和摩擦力大小相等,方向相反,弹簧测力计分度值为0.2N,此时示数为2.8N,即拉力为2.8N,故滑动摩擦力为2.8N,改进后,木块与弹簧测力计固定不动,拉动木板运动,因为粗糙程度和压力不变,所以摩擦力不变,一方面,不需要木板做匀速直线运动,便于实验操作,另一方面,由于测力计静止便于读数。
(5)用弹簧测力计拉着一小木板从桌面上a位置匀速运动到b位置,压力和接触面粗糙程度不变,但接触面积变小,弹簧测力计示数不变,可得出结论滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关。
19. 向右 滑动摩擦力和拉力是一对平衡力(或二力平衡) 控制压力和接触面的粗糙程度相同 无关 当速度变化时,滑动摩擦力的大小不变(或滑动摩擦力的大小不随速度而变化) 分别将木块横放、侧放、竖放
【解析】
(1)如图甲,传送带运动是顺时针转动,上端传送带的方向自左向右,木块相对于传送带向左运动,木块受到的摩擦力方向与木块相对运动的方向相反,故木块受到的摩擦力方向向右。
(2)木块在水平方向上相对于地面保持静止,木块收到了传感器对木块向左的拉力和传送带对木块向右的摩擦力,则两个力是一对平衡力,故由于二力平衡,所以滑动摩擦力跟拉力的大小相等。
(3)实验探究:滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小是否有关。故要控制接触面的粗糙程度和压力的大小相等。因此在实验过程中让同一木块在同一传送带上进行实验是为了控制压力和接触面的粗糙程度相同。
(4)图乙是不同速度下滑动摩擦力与时间的关系图,观察该图可知,当速度变化时,滑动摩擦力的大小不变,因此滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小无关。
(5)小梦验证滑动摩擦力的大小与接触面积无关。他的操作是其它情况不变,分别将木块横放、侧放、竖放即可。
20. 弹簧测力计、长木板、长方体木块 ①将长方体木块正放在长木板上,用弹簧测力计拉着长方体木块做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数为F1;②将长方体木块侧放在长木板上,用弹簧测力计拉着长方体木块以相同的速度做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数为F2 若F1不等于F2
,则小明同学的猜想是正确的;若F1等于F2,则小明同学的猜想是错误的
【解析】
(1)所需的器材有:弹簧测力计、长木板、长方体木块(有面积不同的侧面)
(2)要想验证:物体所受滑动摩擦力的大小与接触面积的大小是否有关,需要其他条件不变,只改变物体与接触面之间的受力面积,步骤如下:①将长方体木块正放在长木板上,用弹簧测力计拉着长方体大块做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数为F1;②将长方体木块侧放在长木板上,用弹簧测力计拉着长方体木块以相同的速度做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数为F2。
(3)比较F1、F2的大小,若F1不等于F2,则小明同学的猜想是正确的;若F1等于F2,则小明同学的猜想是错误的。
21. 弹簧测力计 见详解 见详解
【解析】
(1)因为想知道哪双鞋底更粗糙,所以需要测摩擦力,因此要弹簧测力计。
(2)需要控制对地压力相同,只改变粗糙程度,所以两双鞋各取一只,将B款鞋放到A款鞋的上方,用弹簧测力计拉着A款鞋的鞋环在水平面上做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数FA;将A款鞋放到B款鞋的上方,用弹簧测力计拉着B款鞋的鞋环在同一水平面上做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数FB;比较FA和FB的大小,即摩擦力大小。
(3)若FA>FB,则A款鞋底更粗糙;若 FA<FB,则B款鞋底更粗糙。