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人教版物理八下重难点突破:探究影响滑动摩擦力大小的因素
一、实验探究题
1.(2023八上·桐柏期末)如图甲是探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置,实验所用的长木板,一面比较光滑,另一面比较粗糙。同学们根据猜想进行了实验,得出数据如下表所示:
实验序号 长木板表面 木板放置方式 拉动木块的个数 弹簧测力计实数/N
① 较粗糙 平放 1 1.5
② 较粗糙 平放 2 3.0
③ 较光滑 平放 2 1.6
④ 较光滑 竖放 2 1.6
(1)实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,根据 的知识可知,弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等;
(2)由实验序号 可以探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关;
(3)由实验序号②③可得到的结论是:滑动摩擦力的大小和接触面的 有关;
(4)同学们在老师的指导下对实验装置进行改进,用如图乙所示的方式测量滑动摩擦力发现效果更好。图乙实验中 (“一定”或“不一定”)选填要匀速拉动长木板;
(5)根据你在本实验中的收获,请写出一种避免汽车在冰雪路面上行驶时出现打滑现象的具体做法: 。
2.(2023八上·济南期末)小华在学习完“探究影响滑动摩擦力与什么有关”的实验后,在家里想验证结论。如图所示,她用弹簧测力计拉着运动鞋在橡胶垫上沿水平方向运动,测量滑动摩擦力的大小。
(1)小华拉着运动鞋以0.1m/s的速度沿水平方向做匀速直线运动,弹簧测力计的示数如图所示,则运动鞋所受的滑动摩擦力为 N;
(2)小华采用向鞋里放置重物、更换桌面上垫片的材料、改变鞋的运动速度等方法,进一步探究影响滑动摩擦力大小的因素,并收集有关数据如下:
实验次数 垫片材料 放置重物的个数 运动速度/m s﹣1 弹簧测力计的示数/N
1 橡胶垫 0 0.1
2 橡胶垫 1 0.1 3.0
3 毛巾 2 0.2 3.2
4 毛巾 3 0.2 3.4
①分析以上实验数据可知,在接触面的粗糙程度相同时, 越大,滑动摩擦力越大;
②小华发现第3、4两次实验测得的滑动摩擦力都比第1、2两次的大,她认为这是因为毛巾表面比橡胶垫粗糙导致的,你认为这个结论是 的(选填“可靠”或“不可靠”),理由是 ;
③根据以上实验数据 (选填“能”或“不能”)得出滑动摩擦力的大小与物体的运动速度有关的结论。如果可以,说出你的结论,如果不可以请重新设计一下实验 。
3.(2023八上·丰台期末)某同学想探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关,他采用了如图的装置,用弹簧测力计沿水平方向拉着各面粗糙程度相同的长方体木块在水平木板上运动,已知木块的重力是10N,钩码的质量为200g,实验过程中记录了如下表中的实验数据。根据表中数据回答下列问题:
实验情况 木块放置方式 压力 弹簧测力计示数F/N 滑动摩擦力f/N
甲 平放 10 2.0 2.0
乙 平放 12 2.4 2.4
丙 竖放 10 2.0 2.0
(1)实验中为了测出木块所受滑动摩擦力的大小,应使木块沿水平木板做 直线运动;
(2)请你画出图甲中木块的受力示意图 ,并分析说明此时可以用弹簧测力计的示数表示木块所受滑动摩擦力大小的原因 ;
(3)分析表中甲、乙实验数据,可得到结论:滑动摩擦力的大小与 有关;
(4)分析表中甲、丙实验数据,可得到结论:滑动摩擦力的大小与接触面积大小 (选填“有关”或“无关”)。
4.(2023八上·房山期末)图所示,是探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验。小明将同一木块的同一接触面放在水平长木板上进行实验,请根据实验情况回答下列问题。
(1)实验过程中,弹簧测力计沿水平方向拉着木块在水平木板上做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,木块受到滑动摩擦力的大小 弹簧测力计对木块的拉力大小(选填“大于”,“小于”或“等于”)。
(2)图甲、乙两次实验中的滑动摩擦力为、,实验得到,说明滑动摩擦力的大小与压力大小 (选填“有关”或“无关”)。
(3)探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度是否有关,图中应选择 与丙图进行对比。
5.(2022九上·安徽月考)摩擦与我们的生活息息相关,它在社会生产生活中有着广泛的应用。滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关呢?某科学实验小组的同学们针对此问题展开了以下探究:
(1)实验前除了观察弹簧测力计的量程和分度值,为了准确测量滑动摩擦力,还应进行的操作是______(选填序号);
A.在水平方向上对弹簧测力计进行调零
B.在竖直方向上对弹簧测力计进行调零
(2)该小组成员接下来依次在木块上加砝码,更换木板表面的棉布和毛巾重复实验操作,获得实验数据如下表所示:
实验序号 1 2 3 4
接触面 木板 木板 棉布 毛巾
压力/N 1.0 1.5 1.0 1.0
弹簧测力计的示数/N 0.4 0.6 0.5 0.6
分析1、2组实验数据,初步得到结论 ;
(3)实验后,该小组成员内部对实验中存在的问题进行了交流,改进了实验方案,设计了如图乙所示的实验装置:将弹簧测力计固定不动、木块挂在弹簧测力计的挂钩上,不拉木块,改为拉长木板,使之与木块发生相对运动。针对实验改进,同学们提出了以下观点,其中不正确的是______(选填序号)。
A.改进后,拉动长木板时不必保持匀速运动,更易于操作
B.改进后,测力计示数较稳定,更容易读出正确的数值
C.改进后,木块稳定时受到的滑动摩擦力小于弹簧测力计对木块的拉力
6.(2022九上·长沙开学考)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实验。
(1)实验过程中,弹簧测力计应沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,根据 的知识,可知滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)比较甲、乙两次实验,是为了探究滑动摩擦力大小与 是否有关。
(3)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”。)
7.(2022九上·镇江开学考)如图所示是小南“探究滑动摩擦力与什么因素有关”的实验过程:
(1)该探究要用弹簧测力计拉着木块在水平方向做 运动,根据 原理,可知此时摩擦力与拉力大小相等。
(2)小南分析甲、乙两实验,发现F1<F2,得出结论: ;分析 两实验,说明滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关。
(3)下表是另一组同学小明记录的数据,由表中信息可知,小明探究了滑动摩擦力的大小与 的关系;当弹簧测力计示数为4.0N时,木块所受的摩擦力大小是 N,木块开始滑动时受到的摩擦力 (选填“大于”、“小于”或“等于”)匀速运动时受到的摩擦力。
拉力大小F/N 0~3.4 3.5 3.3
木块平放 静止 开始滑动 匀速运动
木块侧放 静止 开始滑动 匀速运动
(4)小南在探究后反思:操作中不能保证匀速拉动物体,所以弹簧测力计的示数并不稳定。经老师引导后,将实验装置改成如图丁所示,当他用力拉动木板向右水平滑动,木块很快处于静止状态,此时弹簧测力计的示数 木块受到的摩擦力(选填“大于”、“小于”或“等于”);木板受到木块A的摩擦力方向为水平向 (“左”或“右”);当木板的运动速度增大时,弹簧测力计的示数 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
8.(2022九上·汕头开学考)如图所示是“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置。实验中用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。
(1)将木块放在水平长木板上,用弹簧测力计水平拉动木块,使木块沿长木板做 运动,这样,根据同学们学习过的 知识,读出弹簧测力计所示的拉力大小就可以得到 力的大小。
(2)在乙实验中砝码随着木块一起做匀速直线运动,此时砝码受到 个力作用;
(3)由甲、乙两次实验可以得出结论:滑动摩擦力的大小跟 有关;
(4)若顺利完成甲、乙两次实验后,在进行图丙所示的实验时,由于所用的弹簧测力计量程较小,某同学发现测力计示数达到最大时仍没拉动木块,为了用现有的器材顺利完成实验,应采取的措施是: 。
9.(2022九上·福州开学考)如图甲是探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置,实验所用的长木板,一面比较光滑,另一面比较粗糙。同学们根据猜想进行了实验,得出数据如下表所示:
实验序号 长木板表面 木块放置方式 拉动木块的个数 弹簧测力计示数/N
① 较粗糙 平放 1 1.5
② 较粗糙 平放 2 3.0
③ 较光滑 平放 2 1.6
④ 较光滑 竖放 2 1.6
(1)实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做 运动,根据 的知识可知,弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等;
(2)由实验序号 可以探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关;
(3)由实验序号②③可得到的结论是:滑动摩擦力的大小和接触面的 有关;
(4)同学们在老师的指导下对实验装置进行改进,用如图乙所示的方式测量滑动摩擦力发现效果更好。图乙实验中 (选填“一定”或“不一定”)要匀速拉动长木板;
(5)根据你在本实验中的收获,请写出一种避免汽车在冰雪路面上行驶时出现打滑现象的具体做法: 。
10.(2022八下·沈河期末)在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小亮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、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板,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)实验时用弹簧测力计拉动木块,使其在水平长木板上做 运动;
(2)比较第2次和第 次实验可得到结论:在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(3)刚开始小亮做第1次实验时控制不好力度,拉力随时间变化的图像如图乙所示,木块的速度随时间变化的图像如图丙所示,则木块在第1s时受到的滑动摩擦力为 N;
(4)聪明的小亮又设计了如图丁所示的实验装置,使用该装置进行实验的优点是 (填“需要”或“不需要”)长木板做匀速直线运动。
11.(2022八下·大洼期末)在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,小明用弹簧测力计拉着同一木块进行了三次正确操作,如图甲、乙、丙所示:
(1)实验前应在 (选填“水平”或“竖直”)方向对弹簧测力计调零,测量滑动摩擦力的大小时应用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动,根据 的原理,此时弹簧测力计对木块的拉力等于木块受到的摩擦力;
(2)若要探究滑动摩擦力与压力大小的关系,应比较 两图的实验。比较乙、丙两图的实验可得出的结论是 ;
(3)小明将木块沿竖直方向截去一半后如图丁所示,与甲比较发现滑动摩擦力变为原来的一半,由此得出结论:滑动摩擦力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,理由是 。
12.(2022八下·锦州期末)某同学用图甲所示的实验装置探究“影响滑动摩擦力大小的因素”
(1)实验过程中,弹簧测力计必须拉着物块沿水平方向做 运动。根据 可知弹簧测力计所显示的对木块的拉力等于木块受到的滑动摩擦力的大小;
(2)比较A、B两次实验,是为了探究滑动摩擦力的大小与 的关系;
(3)在进行C实验时,该同学使木块先后两次沿木板移动相同的距离,图乙是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化关系的图像,则木块第1次运动时受到的拉力 (选填“大于”、“小于” 或“等于”)第2次运动时受到的拉力;
(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。于是小丽设计丙图所示实验装置,该装置的优点是 (选填“需要”或“不需要”)长木板做匀速直线运动。
13.(2022·南通)实验小组做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验。
(1)如图甲,沿水平方向 拉动木块测出滑动摩擦力大小;
(2)在木块上添加砝码,重复(1),发现弹簧测力计示数变大,说明滑动摩擦力的大小与 有关;在长木板上分别铺上毛巾和棉布,进行对照实验,这是为了探究滑动摩擦力的大小与 的关系;
(3)图甲中,增大拉力使木块加速运动,木块受到的滑动摩擦力大小将 ;
(4)实验中发现弹簧测力计的示数不易稳定,改用如图乙的装置水平拉动长木板,结果发现测力计示数仍然不够稳定,可能的原因是 。
14.(2022八下·南关期末)小明想探究“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。
他通过图甲,乙、丙所示的操作来验证猜想:
(1)实验过程中,小明应用弹簧测力计沿水平方向 拉动木块,此时木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数;
(2)小明想探究猜想①,他选择了 两幅图所示的实验步骤来进行实验;
(3)在甲、乙、丙三次实验中,滑动摩擦力最大的是图 (选填“甲”、“乙”或“丙”);
(4)为了验证猜想③,小明将图甲中物体切去一半后进行实验,比较两次弹簧测力计读数,你认为 (选填“能”或“不能”)得出滑动摩擦力的大小与物体的接触面积有关的结论,理由是 。
15.(2022八下·麻章期末)如图所示是“探究滑动摩擦力与什么因素有关”的实验,在甲、乙、丙所示的示意图中,测力计水平拉着物块A沿水平方向做匀速直线运动,图中F1=1.5N,F2=2.0N,F3=2.5N。
(1)实验中,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 的知识可以求出滑动摩擦力的大小;
(2)分析甲、丙两图可得出结论:在接触面所受的压力一定时, ,滑动摩擦力越大。在乙图中物块B随A一起匀速直线运动时,物块B受到的摩擦力为 (选填“0”、“1.0”或“2.0”)N;
(3)大量实验进一步证明:在接触面的粗糙程度相同时,滑动摩擦力大小与接触面所受的压力大小成正比,其表达式为f=μN(f为滑动摩擦力,μ为动摩擦因数,N为压力)。在图丙中,若A受到的重力为5N,则A与毛巾表面的动摩擦因数μ= ;
(4)小魏在实验时还发现:一开始用弹簧测力计水平拉物块,物块没动,慢慢增大拉力,当拉力达到某一数值时,物块突然移动,此后用略小的拉力就可以拉着物块做匀速直线运动,此过程中拉力与时间的关系可用F﹣t图像表达,如图所示,其中0~t1时间内物块处于静止状态,t2后物块处于匀速直线运动状态。分析图像可知:当用F=2.2N的水平拉力拉静止的物块时,物块受到的摩擦力大小是 N;若用F=2.8N的水平拉力拉物块,物块运动时受到的摩擦力大小是 N;
(5)实验过程中,弹簧测力计的示数不容易稳定,可能的原因是 。
答案解析部分
1.【答案】(1)二力平衡
(2)①②
(3)粗糙程度
(4)不一定
(5)安装防滑链
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1) 木块做匀速直线运动,在水平方向只受摩擦力和拉力,所以这两个力是平衡力,根据二力平衡可知,弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等。
(2) 探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关,需要研究压力不同,接触面粗糙程度相同的实验,也就是拉动木块数不同,长木板表面相同的两次实验,所以应选择实验序号①②。
(3) 实验序号②③拉动木块的个数相同,长木板表面粗糙程度不同,所以得出的结论是:滑动摩擦力的大小和接触面的粗糙程度有关。
(4)影响滑动摩擦力大小的因素时压力和接触面粗糙程度,与运动快慢无关,所以图乙实验中不一定要匀速拉动木板。
(5)安装防滑链后增加了车轮与马路接触面的粗糙程度,可以有效防止打滑。
【分析】(1)探究滑动摩擦力的影响因素时,根据二力平衡,通过拉力测量摩擦力;
(2)探究滑动摩擦力和压力的关系时,需要保持接触面的粗糙程度一定;
(3)当物体受到的压力相同,接触面的粗糙程度不同,可以探究滑动摩擦力和粗糙程度的关系;
(4)当物体固定,拉动物体下面的接触面时,可以不匀速直线运动;
(5)当压力一定时,增大接触面的粗糙程度,可以增大摩擦力。
2.【答案】(1)2.8
(2)压力;不可靠;这两次实验中压力不相同;不能;用弹簧测力计拉着木块先后以不同的速度在铺着毛巾的木板做匀速直线运动,比较弹簧测力计的示数。
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)如图所示,弹簧测力计的分度值为0.1N,读数为2.8N,由于运动鞋受到的摩擦力与弹簧测力计对运动鞋的拉力是一对平衡力,所以运动鞋所受的滑动摩擦力为2.8N。
(2)①分析以上实验数据3、4可知,接触面的粗糙程度与速度相同,压力越大,摩擦力越大,所以可以得出结论,在接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
②第3、4两次实验与第1、2两次实验中压力大小不同,根据控制变量法,不一定是因为毛巾表面比橡胶垫粗糙导致的,所以这个结论是不可靠,理由是没有控制压力一定。
③根据以上实验数据中,速度不同时,压力和接触面粗糙程度也不相同,根据控制变量法,不能得出滑动摩擦力的大小与物体的运动速度有关的结论。如果要想完成实验,可以用弹簧测力计拉着木块先后以不同的速度在铺着毛巾的木板做匀速直线运动,比较弹簧测力计的示数。
【分析】(1)根据测力计的指针位置,测量拉力;结合二力平衡,测量摩擦力;
(2)当接触面的粗糙程度相同时,压力越大, 滑动摩擦力越大;探究粗糙程度不同时的摩擦力,需要保持压力相等;探究滑动摩擦力和速度的关系时,需要保持压力和接触面的粗糙程度相同。
3.【答案】(1)匀速
(2);因为木块做匀速直线运动,处于平衡状态,受到平衡力作用,木块在水平方向上受到向右的拉力以及向左的滑动摩擦力,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以弹簧测力计的示数表示木块所受滑动摩擦力大小。
(3)压力
(4)无关
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)只有当弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动时,弹簧测力计的拉力和木块受到的摩擦力是一对平衡力,弹簧测力计的示数才等于滑动摩擦力的大小,所以实验中为了测出木块所受滑动摩擦力的大小,应使木块沿水平木板做匀速直线运动。
(2)图甲中木块在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力,支持力大小等于重力大小,水平方向上受到向右的拉力以及向左的滑动摩擦力,拉力大小等于滑动摩擦力大小,受力示意图如图所示
因为木块做匀速直线运动,处于平衡状态,受到平衡力作用,木块在水平方向上受到向右的拉力以及向左的滑动摩擦力,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以弹簧测力计的示数表示木块所受滑动摩擦力大小。
(3)由表中数据可知,甲、乙两次实验,木块放置方式相同,接触面粗糙程度相同,乙实验中木块对木板的压力大于甲实验中木块对木板的压力,最终乙实验中滑动摩擦力大小大于甲实验中滑动摩擦力大小,所以分析表中甲、乙实验数据,可得到结论:滑动摩擦力的大小与压力有关。
(4)由表中数据可知,甲、丙两次实验中,木块放置方式不同,接触面积不同,压力大小与接触面的粗糙程度均相同,甲、丙两次实验中滑动摩擦力的大小相等,所以分析表中甲、丙实验数据,可得到结论:滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关。
【分析】(1)探究滑动摩擦力的影响因素时,需要物体在水平面匀速直线运动;
(2)物体受到的重力竖直向下;物体受到的摩擦力和物体相对运动方向相反;根据物体受到的拉力画出拉力大小;物体受到的支持力和支撑面垂直;
(3)改变压力,可以探究滑动摩擦力和压力的关系;
(4)滑动摩擦力的大小和接触面积无关。
4.【答案】(1)等于
(2)有关
(3)甲图
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)木块在水平木板上做匀速直线运动,处于平衡状态,根据二力平衡条件可知,平衡的两个力大小相等,所以木块受到滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计对木块的拉力大小。
(2)由图可知,乙图中木块对木板的压力大于甲图中乙图中木块对木板的压力,二者接触面的粗糙程度相同,滑动摩擦力,可以得到滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
(3)根据控制变量法的思想,为了探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度是否有关,需要在压力相等的情况下,改变接触面粗糙程度,再进行实验,故选择甲图与丙图进行对比。
【分析】(1)木块在水平木板上做匀速直线运动,处于平衡状态,根据二力平衡条件可知,木块受到滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计对木块的拉力大小;
(2)二者接触面的粗糙程度相同,滑动摩擦力,可以得到滑动摩擦力的大小与压力大小有关;
(3)根据控制变量法的思想,为了探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度是否有关,需要在压力相等的情况下,改变接触面粗糙程度,再进行实验。
5.【答案】(1)A
(2)在接触面粗糙程度相同的情况下,压力越大,摩擦力越大
(3)C
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)由于摩擦力是水平方向上的,所以为了准确测量滑动摩擦力,在实验前除了观察弹簧测力计的量程和分度值,还要在水平方向上对弹簧测力计进行调零。
(2)根据二力平衡知识可知,弹簧测力计必须拉着物块沿水平方向做匀速直线运动,拉力才和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,弹簧测力计示数等于滑动摩擦力大小。由1、2组实验数据可知,接触面的粗糙程度相同,第2次实验比第1次实验的压力大,弹簧测力计示数大,说明摩擦力也大,所以初步得到结论是:在接触面粗糙程度相同的情况下,压力越大,摩擦力越大。
(3)A.因为压力不变,接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力不变,滑动摩擦力的大小与速度无关,实验时不需要做匀速直线运动,更易于操作,A正确,不符合题意;
B.改进后,测力计静止,弹簧测力计示数较稳定,容易读出正确的数值,方便读数,B正确,不符合题意;
C.图中固定弹簧测力计,拉动木板做相对运动,拉动木板时,木块受到向左的摩擦力,由于木块相对地面静止,则摩擦力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,弹簧测力计的示数等于木板对木块的摩擦力,C错误,符合题意。
故答案为:C。
【分析】(1)在实验前除了观察弹簧测力计的量程和分度值,还要在水平方向上对弹簧测力计进行调零;
(2)在接触面粗糙程度相同的情况下,压力越大,摩擦力越大;
(3)滑动摩擦力的大小与速度无关;测力计静止,弹簧测力计示数较稳定,容易读出正确的数值,方便读数;木块相对地面静止,弹簧测力计的示数等于木板对木块的摩擦力。
6.【答案】(1)二力平衡
(2)接触面的粗糙程度
(3)不需要
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(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,由二力平衡条件可知,滑动摩擦力的大小就等于弹簧测力计的示数。
(2)由甲、乙两图可知,甲、乙两次实验压力大小相等,接触面粗糙程度不同,根据控制变量法,可以探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系。
(3)拉动木板时,木块在水平方向上只受到弹簧测力计的拉力与木板的摩擦力,相对于地面处于静止状态,即木块处于平衡状态,摩擦力等于弹簧测力计的拉力,拉动木板时,不改变与木块之间接触面的粗糙程度及压力大小,对摩擦力没有影响,故不需要匀速拉动,操作更简单。
【分析】(1)探究滑动摩擦力的影响因素时,根据二力平衡条件,测量摩擦力大小;
(2)当压力相同时,可以探究滑动摩擦力和接触面的粗糙程度的关系;
(3)固定弹簧测力计,拉到物体下面的接触面,可以使接触面不做匀速直线运动。
7.【答案】(1)匀速直线;二力平衡
(2)在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;甲、丙
(3)受力面积大小;3.3;大于
(4)等于;左;不变
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1) 该探究要用弹簧测力计拉着木块在水平方向做匀速直线运动,此时木块受到的摩擦力和弹簧测力计的拉力是一对平衡力,根据二力平衡原理可知,拉力大小等于摩擦力的大小,从而间接测出了木块受到的摩擦力的大小,采用了转换法。
(2)甲、乙两实验,接触面粗糙程度相同,乙实验时木块对水平面的压力较大,由题知,F1<F2,即乙实验时弹簧测力计的示数较大,则乙实验时木块受到的滑动摩擦力也较大,所以可得出结论:在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
研究滑动摩擦力大小的影响因素与接触面粗糙程度的关系,应该控制压力大小相同,改变接触面的粗糙程度;甲、丙两个实验保持了压力相同,改变了接触面的粗糙程度,所以应该分析甲、丙两实验。
(3)由表中信息可知,只改变了受力面积大小,所以小明是探究滑动摩擦力的大小与受力面积大小的关系。
由表中数据可知,最大表摩擦力为3.5N,当弹簧测力计示数为4.0N时,木块在水平面上滑动;由表中数据可知,木块匀速运动时,受到的滑动摩擦力为3.5N;当弹簧测力计示数为4.0N时,木块对水平面的压力和接触面的粗糙程度都没有改变,所以受到的滑动摩擦力不变,仍为3.5N。
由表中数据知,静止时弹簧测力计示数逐渐变大,开始滑动时弹簧测力计的示数达到最大3.5N,匀速运动之后,弹簧测力计示数稳定在3.3N,所以木块开始滑动时受到的摩擦力大于匀速运动时受到的摩擦力。
(4)将实验装置改成如图丁所示,木块相对地面处于静止状态,受到弹簧测力计的拉力与木块受到的摩擦力为一对平衡力,此时弹簧测力计的示数等于木块受到的摩擦力。
木块A受到弹簧测力计的拉力与木块受到的摩擦力为一对平衡力,弹簧测力计的拉力水平向左,则木块A受到的摩擦力水平向右;木板对木块A的摩擦和木块A对木板的摩擦力是一对平衡力,大小相同,方向相反,则木板受到木块A的摩擦力方向为水平向左。
当木板的运动速度增大时,因压力和接触面程度不变,滑动摩擦力不变,故弹簧测力计的示数不变。
【分析】(1)木块在水平方向做匀速直线运动,此时木块受到的摩擦力和弹簧测力计的拉力是一对平衡力,根据二力平衡原理可知,拉力大小等于摩擦力的大小;
(2)在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;研究滑动摩擦力大小的影响因素与接触面粗糙程度的关系,应该控制压力大小相同,改变接触面的粗糙程度;
(3)由表中信息可知,只改变了受力面积大小,探究滑动摩擦力的大小与受力面积大小的关系;木块对水平面的压力和接触面的粗糙程度都没有改变,所以受到的滑动摩擦力不变;木块开始滑动时受到的摩擦力大于匀速运动时受到的摩擦力;
(4)木块相对地面处于静止状态,弹簧测力计的示数等于木块受到的摩擦力,方向相反;压力和接触面程度不变,滑动摩擦力不变,故弹簧测力计的示数不变。
8.【答案】(1)匀速直线;二力平衡;滑动摩擦
(2)2
(3)压力的大小
(4)将丙实验中木块上的砝码取下,测出滑动摩擦力,再和甲实验进行比较
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)用弹簧测力计水平拉动木块,使木块沿长木板做匀速直线运动,此时木块受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,读出弹簧测力计所示的拉力大小就可以得到滑动摩擦力力的大小。
(2)砝码随着木块一起做匀速直线运动,处于平衡状态,此时砝码在竖直方向受到重力和支持力两个力的作用,而在水平方向上不受力。
(3)比较甲、乙两次实验,接触面的粗糙程度相同而压力不同,滑动摩擦力不同,可以得出结论:滑动摩擦力的大小跟压力大小有关。
(4)测力计示数达到最大时仍没拉动木块,是因为木块受到的摩擦力太大,可以把砝码拿掉,然后拉着木块做匀速直线运动,测出滑动摩擦力大小,与甲实验进行对比,得出结论。
【分析】(1)用弹簧测力计水平拉动木块,此时木块受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等;
(2)砝码随着木块一起做匀速直线运动,砝码在竖直方向受到重力和支持力两个力的作用,而在水平方向上不受力;
(3)滑动摩擦力的大小跟压力大小有关;
(4)可以把砝码拿掉,然后拉着木块做匀速直线运动,测出滑动摩擦力大小,与甲实验进行对比,得出结论。
9.【答案】(1)匀速直线;二力平衡
(2)①②
(3)粗糙程度
(4)不一定
(5)安装防滑链
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)木块做匀速直线运动时,处于平衡状态,在水平方向只受摩擦力和拉力,所以这两个力是平衡力,根据二力平衡可知,拉力大小与摩擦力大小相等,所以弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等。
(2)探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关,需要研究压力不同,接触面粗糙程度相同的实验,也就是拉动木块数不同,长木板表面相同的两次实验,所以应选择实验序号①②。
(3)实验序号②③拉动木块的个数相同,长木板表面粗糙程度不同,弹簧测力计的示数不同,即滑动摩擦力的大小不同,所以得出的结论是:滑动摩擦力的大小和接触面的粗糙程度有关。
(4)影响滑动摩擦力大小的因素时压力和接触面粗糙程度,与运动快慢无关,所以图乙实验中不一定要匀速拉动木板。
(5)影响滑动摩擦力大小的因素是压力和接触面粗糙程度。汽车在冰雪路面上行驶时,压力大小很难改变,因此可通过增加接触面粗糙程度的方式增大摩擦力。故可安装防滑链,增加车轮与马路接触面的粗糙程度,从而有效防止打滑。
【分析】(1)木块做匀速直线运动时,处于平衡状态,在水平方向只受摩擦力和拉力;根据二力平衡可知,拉力大小与摩擦力大小相等;
(2)探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关,需要研究压力不同,接触面粗糙程度相同;
(3)滑动摩擦力的大小和接触面的粗糙程度有关;
(4)影响滑动摩擦力大小的因素时压力和接触面粗糙程度,与运动快慢无关;
(5)压力一定时,通过增加接触面粗糙程度的方式增大摩擦力。
10.【答案】(1)匀速直线
(2)3
(3)3
(4)不需要
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(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匀速直线运动,处于平衡状态,根据二力平衡原理,可知滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。
(2)探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系时,根据控制变量法应控制压力大小不变,改变接触面的粗糙程度,故比较2、3两次实验。
(3)由图丙知,2~6s物体做匀速运动,此时物体处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,由图乙知此过程的拉力为3N,所以滑动摩擦力为3N;第1s时,木块做加速运动,但由于压力的接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,仍为3N,故第1s时,摩擦力为3N。
(4)如图丁所示的实验装置,拉动长木板向左运动,木块处于静止状态,木块受到的测力计的拉力与长木板施加的摩擦力为一对平衡力,大小相等,故该装置的优点是不需要长木板做匀速直线运动。
【分析】(1)探究滑动摩擦力的影响因素时,物体在水平面匀速直线运动;
(2)探究滑动摩擦力和接触面的粗糙程度的关系时,要保持压力相同;
(3)根据物体匀速直线运动判断摩擦力的大小,当拉力变大时,滑动摩擦力不变;
(4)使物体固定,拉动物体下面的接触面时,不需要匀速直线运动。
11.【答案】(1)水平;二力平衡
(2)甲乙;压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大
(3)错误;没有控制压力相等
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)实验前应在水平方向对弹簧测力计调零,用弹簧测力计水平拉动木块,使其做匀速直线运动时,则木块水平方向上受到拉力和滑动摩擦力的作用,这两个力平衡,根据二力平衡条件,滑动摩擦力大小等于拉力大小。
(2)要探究滑动摩擦力与压力大小的关系,应控制接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,因此比较甲、乙两图的实验。
乙、丙两图接触面的粗糙程度不相同,但是压力大小相同,丙图中接触面比较粗糙,弹簧测力计的示数较大,滑动摩擦力较大,因此结论是:压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3)研究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系,要控制压力大小和接触面粗糙程度一定,小明将木块沿竖直方向截去一半后,测得木块所受的滑动摩擦力变为原来一半,得出的结论是错误的,因为没有控制压力一定。
【分析】(1)实验前应在水平方向对弹簧测力计调零,做匀速直线运动时,则木块水平方向上受到拉力和滑动摩擦力的作用,这两个力平衡,大小相等;
(2)要探究滑动摩擦力与压力大小的关系,应控制接触面的粗糙程度相同,压力大小不同;
(3)研究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系,要控制压力大小和接触面粗糙程度一定。
12.【答案】(1)匀速直线;二力平衡
(2)压力大小
(3)等于
(4)不需要
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡知识,拉力大小才等于滑动摩擦力的大小。
(2)比较A、B两次实验,接触面的粗糙程度相同而压力大小不同,是为了探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系。
(3)从图乙中可看出,相同时间第一次通过路程大于第二次,所以第一次实验的速度大于第二次的速度,用弹簧测力计拉木块沿水平木板匀速滑动,木块做匀速直线运动,不论其速度大小如何,都受到平衡力的作用,在水平方向上,摩擦力和拉力是一对平衡力,两次压力相同,接触面的粗糙程度相同,滑动摩擦力相同,故两次实验的拉力相等。
(4)由图丙可知,物体B相对地面处于静止状态,物体B受到测力计的拉力与摩擦力为一对平衡力,大小相等,故该装置的优点是不需要长木板做匀速直线运动。
【分析】(1)探究滑动摩擦力的影响因素时,拉动物体匀速直线运动,根据二力平衡测量摩擦力大小;
(2)当接触面的粗糙程度相同,压力越大,滑动摩擦力越大;
(3)当压力和接触面的粗糙程度相同时,滑动摩擦力和物体运动的速度无关;
(4)当物体静止时,拉动物体下面的接触面测量摩擦力,不用匀速直线运动。
13.【答案】(1)匀速
(2)压力大小;接触面的粗糙程度
(3)不变
(4)木板表面的粗糙程度不均匀
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)实验时,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,并使木块做匀速直线运动,根据二力平衡可知,弹簧测力计拉力大小与摩擦力大小相等,可以测出木块在木板上滑行时受到的摩擦力。
(2)添加砝码,木块对木板的压力变大,重复(1),发现弹簧测力计示数变大,说明物体所受的滑动摩擦力变大,故滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
在长木板上分别铺上毛巾和棉布,接触面的粗糙程度变大,压力大小不变,进行对照实验,这是为了探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系。
(3)物体所受的滑动摩擦力的大小与压力大小及接触面的粗糙程度有关,图甲中,增大拉力使木块加速运动,木块受到的滑动摩擦力大小将不变。
(4)实验中发现弹簧测力计的示数不易稳定,改用如图乙的装置水平拉动长木板,结果发现测力计示数仍然不够稳定,可能的原因是木板表面的粗糙程度不均匀,木块在木板不同的地方受到的摩擦力不一样导致的。
【分析】(1)探究滑动摩擦力的影响因素时,拉动物体要匀速直线运动;
(2)当改变压力,接触面的粗糙程度一定,可以探究滑动摩擦力和压力的关系;改变接触面的粗糙程度,可以探究滑动摩擦力和接触面的粗糙程度的关系;
(3)改变物体运动的速度摩擦力大小不变;
(4)接触面的粗糙程度改变时,摩擦力大小不同。
14.【答案】(1)匀速
(2)甲、乙
(3)丙
(4)不能;压力的大小发生了改变
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)实验中,应用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,木块处于平衡状态,在水平方向所受的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,它们的大小相等,则拉力的大小直接可从测力计的示数读出。
(2)要探究猜想①:滑动摩擦力的大小与接触面所受压力的关系,应保持接触面的粗糙程度及接触面积的大小不变,改变压力的大小,所以应选择甲、乙两图进行实验。
(3)图甲、乙中,接触面的粗糙程度相同,乙的压力大,则乙受到的摩擦力大;乙、丙中,压力相同,丙的接触面粗糙程度更大,丙受到的摩擦力大于乙受到的摩擦力,所以三次实验中滑动摩擦力最大的是图丙。
(4)要探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系,应保持接触面的粗糙程度和压力相同,改变接触面积的大小,而将物体切去一半后进行实验,接触面积的大小及压力的大小都改变了,不能得出滑动摩擦力的大小与物体的接触面积的关系。
【分析】(1)探究滑动摩擦力的影响因素时,物体在水平面上匀速直线运动;
(2)探究滑动摩擦力和压力的关系,需要保持接触面的粗糙程度相同;
(3)当压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(4)探究滑动摩擦力和接触面积的关系时,需要保持压力和接触面的粗糙程度相同。
15.【答案】(1)二力平衡
(2)接触面越粗糙;0
(3)0.5
(4)2.2;2
(5)木板的粗糙程度不均匀
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)根据二力平衡可知,用弹簧测力计沿水平方向拉着物块A做匀速直线运动,弹簧测力计示数等于滑动摩擦力的大小。
(2)甲、丙两图,控制了压力大小相同,而接触面粗糙程度不同,可得出结论:在接触面所受的压力一定时,接触面粗糙程度越粗糙,滑动摩擦力越大。
在乙图中物块B随A一起匀速直线运动时,物块B相对于物块A静止,所以物块B受到的摩擦力为0。
(3)滑动摩擦力大小与接触面所受的压力大小成正比,其表达式为f=μN,在图丙中,若A受到的重力为5N,F3=2.5N,则A与毛巾表面的动摩擦因数
(4)当用F=2.2N的水平拉力拉静止的物块时,物体没有被拉动,所以物块受到的摩擦力为静摩擦力,大小是2.2N。
若用F=2.8N的水平拉力拉物块,物块将做加速运动,运动时受到的摩擦力大小是2N。
(5)实验过程中,如果弹簧测力计的示数不容易稳定,可能是木板的粗糙程度不均匀造成的。
【分析】(1)根据二力平衡可知,匀速直线运动,弹簧测力计示数等于滑动摩擦力的大小;
(2)在接触面所受的压力一定时,接触面粗糙程度越粗糙,滑动摩擦力越大;
(3)根据f=μN,求出动摩擦因数;
(4)静止属于平衡状态,拉力等于摩擦力;压力大小、接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力不变;
(5)如果弹簧测力计的示数不容易稳定,可能是木板的粗糙程度不均匀造成的。
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人教版物理八下重难点突破:探究影响滑动摩擦力大小的因素
一、实验探究题
1.(2023八上·桐柏期末)如图甲是探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置,实验所用的长木板,一面比较光滑,另一面比较粗糙。同学们根据猜想进行了实验,得出数据如下表所示:
实验序号 长木板表面 木板放置方式 拉动木块的个数 弹簧测力计实数/N
① 较粗糙 平放 1 1.5
② 较粗糙 平放 2 3.0
③ 较光滑 平放 2 1.6
④ 较光滑 竖放 2 1.6
(1)实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,根据 的知识可知,弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等;
(2)由实验序号 可以探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关;
(3)由实验序号②③可得到的结论是:滑动摩擦力的大小和接触面的 有关;
(4)同学们在老师的指导下对实验装置进行改进,用如图乙所示的方式测量滑动摩擦力发现效果更好。图乙实验中 (“一定”或“不一定”)选填要匀速拉动长木板;
(5)根据你在本实验中的收获,请写出一种避免汽车在冰雪路面上行驶时出现打滑现象的具体做法: 。
【答案】(1)二力平衡
(2)①②
(3)粗糙程度
(4)不一定
(5)安装防滑链
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1) 木块做匀速直线运动,在水平方向只受摩擦力和拉力,所以这两个力是平衡力,根据二力平衡可知,弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等。
(2) 探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关,需要研究压力不同,接触面粗糙程度相同的实验,也就是拉动木块数不同,长木板表面相同的两次实验,所以应选择实验序号①②。
(3) 实验序号②③拉动木块的个数相同,长木板表面粗糙程度不同,所以得出的结论是:滑动摩擦力的大小和接触面的粗糙程度有关。
(4)影响滑动摩擦力大小的因素时压力和接触面粗糙程度,与运动快慢无关,所以图乙实验中不一定要匀速拉动木板。
(5)安装防滑链后增加了车轮与马路接触面的粗糙程度,可以有效防止打滑。
【分析】(1)探究滑动摩擦力的影响因素时,根据二力平衡,通过拉力测量摩擦力;
(2)探究滑动摩擦力和压力的关系时,需要保持接触面的粗糙程度一定;
(3)当物体受到的压力相同,接触面的粗糙程度不同,可以探究滑动摩擦力和粗糙程度的关系;
(4)当物体固定,拉动物体下面的接触面时,可以不匀速直线运动;
(5)当压力一定时,增大接触面的粗糙程度,可以增大摩擦力。
2.(2023八上·济南期末)小华在学习完“探究影响滑动摩擦力与什么有关”的实验后,在家里想验证结论。如图所示,她用弹簧测力计拉着运动鞋在橡胶垫上沿水平方向运动,测量滑动摩擦力的大小。
(1)小华拉着运动鞋以0.1m/s的速度沿水平方向做匀速直线运动,弹簧测力计的示数如图所示,则运动鞋所受的滑动摩擦力为 N;
(2)小华采用向鞋里放置重物、更换桌面上垫片的材料、改变鞋的运动速度等方法,进一步探究影响滑动摩擦力大小的因素,并收集有关数据如下:
实验次数 垫片材料 放置重物的个数 运动速度/m s﹣1 弹簧测力计的示数/N
1 橡胶垫 0 0.1
2 橡胶垫 1 0.1 3.0
3 毛巾 2 0.2 3.2
4 毛巾 3 0.2 3.4
①分析以上实验数据可知,在接触面的粗糙程度相同时, 越大,滑动摩擦力越大;
②小华发现第3、4两次实验测得的滑动摩擦力都比第1、2两次的大,她认为这是因为毛巾表面比橡胶垫粗糙导致的,你认为这个结论是 的(选填“可靠”或“不可靠”),理由是 ;
③根据以上实验数据 (选填“能”或“不能”)得出滑动摩擦力的大小与物体的运动速度有关的结论。如果可以,说出你的结论,如果不可以请重新设计一下实验 。
【答案】(1)2.8
(2)压力;不可靠;这两次实验中压力不相同;不能;用弹簧测力计拉着木块先后以不同的速度在铺着毛巾的木板做匀速直线运动,比较弹簧测力计的示数。
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)如图所示,弹簧测力计的分度值为0.1N,读数为2.8N,由于运动鞋受到的摩擦力与弹簧测力计对运动鞋的拉力是一对平衡力,所以运动鞋所受的滑动摩擦力为2.8N。
(2)①分析以上实验数据3、4可知,接触面的粗糙程度与速度相同,压力越大,摩擦力越大,所以可以得出结论,在接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
②第3、4两次实验与第1、2两次实验中压力大小不同,根据控制变量法,不一定是因为毛巾表面比橡胶垫粗糙导致的,所以这个结论是不可靠,理由是没有控制压力一定。
③根据以上实验数据中,速度不同时,压力和接触面粗糙程度也不相同,根据控制变量法,不能得出滑动摩擦力的大小与物体的运动速度有关的结论。如果要想完成实验,可以用弹簧测力计拉着木块先后以不同的速度在铺着毛巾的木板做匀速直线运动,比较弹簧测力计的示数。
【分析】(1)根据测力计的指针位置,测量拉力;结合二力平衡,测量摩擦力;
(2)当接触面的粗糙程度相同时,压力越大, 滑动摩擦力越大;探究粗糙程度不同时的摩擦力,需要保持压力相等;探究滑动摩擦力和速度的关系时,需要保持压力和接触面的粗糙程度相同。
3.(2023八上·丰台期末)某同学想探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关,他采用了如图的装置,用弹簧测力计沿水平方向拉着各面粗糙程度相同的长方体木块在水平木板上运动,已知木块的重力是10N,钩码的质量为200g,实验过程中记录了如下表中的实验数据。根据表中数据回答下列问题:
实验情况 木块放置方式 压力 弹簧测力计示数F/N 滑动摩擦力f/N
甲 平放 10 2.0 2.0
乙 平放 12 2.4 2.4
丙 竖放 10 2.0 2.0
(1)实验中为了测出木块所受滑动摩擦力的大小,应使木块沿水平木板做 直线运动;
(2)请你画出图甲中木块的受力示意图 ,并分析说明此时可以用弹簧测力计的示数表示木块所受滑动摩擦力大小的原因 ;
(3)分析表中甲、乙实验数据,可得到结论:滑动摩擦力的大小与 有关;
(4)分析表中甲、丙实验数据,可得到结论:滑动摩擦力的大小与接触面积大小 (选填“有关”或“无关”)。
【答案】(1)匀速
(2);因为木块做匀速直线运动,处于平衡状态,受到平衡力作用,木块在水平方向上受到向右的拉力以及向左的滑动摩擦力,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以弹簧测力计的示数表示木块所受滑动摩擦力大小。
(3)压力
(4)无关
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)只有当弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动时,弹簧测力计的拉力和木块受到的摩擦力是一对平衡力,弹簧测力计的示数才等于滑动摩擦力的大小,所以实验中为了测出木块所受滑动摩擦力的大小,应使木块沿水平木板做匀速直线运动。
(2)图甲中木块在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力,支持力大小等于重力大小,水平方向上受到向右的拉力以及向左的滑动摩擦力,拉力大小等于滑动摩擦力大小,受力示意图如图所示
因为木块做匀速直线运动,处于平衡状态,受到平衡力作用,木块在水平方向上受到向右的拉力以及向左的滑动摩擦力,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以弹簧测力计的示数表示木块所受滑动摩擦力大小。
(3)由表中数据可知,甲、乙两次实验,木块放置方式相同,接触面粗糙程度相同,乙实验中木块对木板的压力大于甲实验中木块对木板的压力,最终乙实验中滑动摩擦力大小大于甲实验中滑动摩擦力大小,所以分析表中甲、乙实验数据,可得到结论:滑动摩擦力的大小与压力有关。
(4)由表中数据可知,甲、丙两次实验中,木块放置方式不同,接触面积不同,压力大小与接触面的粗糙程度均相同,甲、丙两次实验中滑动摩擦力的大小相等,所以分析表中甲、丙实验数据,可得到结论:滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关。
【分析】(1)探究滑动摩擦力的影响因素时,需要物体在水平面匀速直线运动;
(2)物体受到的重力竖直向下;物体受到的摩擦力和物体相对运动方向相反;根据物体受到的拉力画出拉力大小;物体受到的支持力和支撑面垂直;
(3)改变压力,可以探究滑动摩擦力和压力的关系;
(4)滑动摩擦力的大小和接触面积无关。
4.(2023八上·房山期末)图所示,是探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验。小明将同一木块的同一接触面放在水平长木板上进行实验,请根据实验情况回答下列问题。
(1)实验过程中,弹簧测力计沿水平方向拉着木块在水平木板上做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,木块受到滑动摩擦力的大小 弹簧测力计对木块的拉力大小(选填“大于”,“小于”或“等于”)。
(2)图甲、乙两次实验中的滑动摩擦力为、,实验得到,说明滑动摩擦力的大小与压力大小 (选填“有关”或“无关”)。
(3)探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度是否有关,图中应选择 与丙图进行对比。
【答案】(1)等于
(2)有关
(3)甲图
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)木块在水平木板上做匀速直线运动,处于平衡状态,根据二力平衡条件可知,平衡的两个力大小相等,所以木块受到滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计对木块的拉力大小。
(2)由图可知,乙图中木块对木板的压力大于甲图中乙图中木块对木板的压力,二者接触面的粗糙程度相同,滑动摩擦力,可以得到滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
(3)根据控制变量法的思想,为了探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度是否有关,需要在压力相等的情况下,改变接触面粗糙程度,再进行实验,故选择甲图与丙图进行对比。
【分析】(1)木块在水平木板上做匀速直线运动,处于平衡状态,根据二力平衡条件可知,木块受到滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计对木块的拉力大小;
(2)二者接触面的粗糙程度相同,滑动摩擦力,可以得到滑动摩擦力的大小与压力大小有关;
(3)根据控制变量法的思想,为了探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度是否有关,需要在压力相等的情况下,改变接触面粗糙程度,再进行实验。
5.(2022九上·安徽月考)摩擦与我们的生活息息相关,它在社会生产生活中有着广泛的应用。滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关呢?某科学实验小组的同学们针对此问题展开了以下探究:
(1)实验前除了观察弹簧测力计的量程和分度值,为了准确测量滑动摩擦力,还应进行的操作是______(选填序号);
A.在水平方向上对弹簧测力计进行调零
B.在竖直方向上对弹簧测力计进行调零
(2)该小组成员接下来依次在木块上加砝码,更换木板表面的棉布和毛巾重复实验操作,获得实验数据如下表所示:
实验序号 1 2 3 4
接触面 木板 木板 棉布 毛巾
压力/N 1.0 1.5 1.0 1.0
弹簧测力计的示数/N 0.4 0.6 0.5 0.6
分析1、2组实验数据,初步得到结论 ;
(3)实验后,该小组成员内部对实验中存在的问题进行了交流,改进了实验方案,设计了如图乙所示的实验装置:将弹簧测力计固定不动、木块挂在弹簧测力计的挂钩上,不拉木块,改为拉长木板,使之与木块发生相对运动。针对实验改进,同学们提出了以下观点,其中不正确的是______(选填序号)。
A.改进后,拉动长木板时不必保持匀速运动,更易于操作
B.改进后,测力计示数较稳定,更容易读出正确的数值
C.改进后,木块稳定时受到的滑动摩擦力小于弹簧测力计对木块的拉力
【答案】(1)A
(2)在接触面粗糙程度相同的情况下,压力越大,摩擦力越大
(3)C
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)由于摩擦力是水平方向上的,所以为了准确测量滑动摩擦力,在实验前除了观察弹簧测力计的量程和分度值,还要在水平方向上对弹簧测力计进行调零。
(2)根据二力平衡知识可知,弹簧测力计必须拉着物块沿水平方向做匀速直线运动,拉力才和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,弹簧测力计示数等于滑动摩擦力大小。由1、2组实验数据可知,接触面的粗糙程度相同,第2次实验比第1次实验的压力大,弹簧测力计示数大,说明摩擦力也大,所以初步得到结论是:在接触面粗糙程度相同的情况下,压力越大,摩擦力越大。
(3)A.因为压力不变,接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力不变,滑动摩擦力的大小与速度无关,实验时不需要做匀速直线运动,更易于操作,A正确,不符合题意;
B.改进后,测力计静止,弹簧测力计示数较稳定,容易读出正确的数值,方便读数,B正确,不符合题意;
C.图中固定弹簧测力计,拉动木板做相对运动,拉动木板时,木块受到向左的摩擦力,由于木块相对地面静止,则摩擦力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,弹簧测力计的示数等于木板对木块的摩擦力,C错误,符合题意。
故答案为:C。
【分析】(1)在实验前除了观察弹簧测力计的量程和分度值,还要在水平方向上对弹簧测力计进行调零;
(2)在接触面粗糙程度相同的情况下,压力越大,摩擦力越大;
(3)滑动摩擦力的大小与速度无关;测力计静止,弹簧测力计示数较稳定,容易读出正确的数值,方便读数;木块相对地面静止,弹簧测力计的示数等于木板对木块的摩擦力。
6.(2022九上·长沙开学考)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实验。
(1)实验过程中,弹簧测力计应沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,根据 的知识,可知滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)比较甲、乙两次实验,是为了探究滑动摩擦力大小与 是否有关。
(3)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”。)
【答案】(1)二力平衡
(2)接触面的粗糙程度
(3)不需要
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(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,由二力平衡条件可知,滑动摩擦力的大小就等于弹簧测力计的示数。
(2)由甲、乙两图可知,甲、乙两次实验压力大小相等,接触面粗糙程度不同,根据控制变量法,可以探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系。
(3)拉动木板时,木块在水平方向上只受到弹簧测力计的拉力与木板的摩擦力,相对于地面处于静止状态,即木块处于平衡状态,摩擦力等于弹簧测力计的拉力,拉动木板时,不改变与木块之间接触面的粗糙程度及压力大小,对摩擦力没有影响,故不需要匀速拉动,操作更简单。
【分析】(1)探究滑动摩擦力的影响因素时,根据二力平衡条件,测量摩擦力大小;
(2)当压力相同时,可以探究滑动摩擦力和接触面的粗糙程度的关系;
(3)固定弹簧测力计,拉到物体下面的接触面,可以使接触面不做匀速直线运动。
7.(2022九上·镇江开学考)如图所示是小南“探究滑动摩擦力与什么因素有关”的实验过程:
(1)该探究要用弹簧测力计拉着木块在水平方向做 运动,根据 原理,可知此时摩擦力与拉力大小相等。
(2)小南分析甲、乙两实验,发现F1<F2,得出结论: ;分析 两实验,说明滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关。
(3)下表是另一组同学小明记录的数据,由表中信息可知,小明探究了滑动摩擦力的大小与 的关系;当弹簧测力计示数为4.0N时,木块所受的摩擦力大小是 N,木块开始滑动时受到的摩擦力 (选填“大于”、“小于”或“等于”)匀速运动时受到的摩擦力。
拉力大小F/N 0~3.4 3.5 3.3
木块平放 静止 开始滑动 匀速运动
木块侧放 静止 开始滑动 匀速运动
(4)小南在探究后反思:操作中不能保证匀速拉动物体,所以弹簧测力计的示数并不稳定。经老师引导后,将实验装置改成如图丁所示,当他用力拉动木板向右水平滑动,木块很快处于静止状态,此时弹簧测力计的示数 木块受到的摩擦力(选填“大于”、“小于”或“等于”);木板受到木块A的摩擦力方向为水平向 (“左”或“右”);当木板的运动速度增大时,弹簧测力计的示数 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】(1)匀速直线;二力平衡
(2)在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;甲、丙
(3)受力面积大小;3.3;大于
(4)等于;左;不变
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1) 该探究要用弹簧测力计拉着木块在水平方向做匀速直线运动,此时木块受到的摩擦力和弹簧测力计的拉力是一对平衡力,根据二力平衡原理可知,拉力大小等于摩擦力的大小,从而间接测出了木块受到的摩擦力的大小,采用了转换法。
(2)甲、乙两实验,接触面粗糙程度相同,乙实验时木块对水平面的压力较大,由题知,F1<F2,即乙实验时弹簧测力计的示数较大,则乙实验时木块受到的滑动摩擦力也较大,所以可得出结论:在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
研究滑动摩擦力大小的影响因素与接触面粗糙程度的关系,应该控制压力大小相同,改变接触面的粗糙程度;甲、丙两个实验保持了压力相同,改变了接触面的粗糙程度,所以应该分析甲、丙两实验。
(3)由表中信息可知,只改变了受力面积大小,所以小明是探究滑动摩擦力的大小与受力面积大小的关系。
由表中数据可知,最大表摩擦力为3.5N,当弹簧测力计示数为4.0N时,木块在水平面上滑动;由表中数据可知,木块匀速运动时,受到的滑动摩擦力为3.5N;当弹簧测力计示数为4.0N时,木块对水平面的压力和接触面的粗糙程度都没有改变,所以受到的滑动摩擦力不变,仍为3.5N。
由表中数据知,静止时弹簧测力计示数逐渐变大,开始滑动时弹簧测力计的示数达到最大3.5N,匀速运动之后,弹簧测力计示数稳定在3.3N,所以木块开始滑动时受到的摩擦力大于匀速运动时受到的摩擦力。
(4)将实验装置改成如图丁所示,木块相对地面处于静止状态,受到弹簧测力计的拉力与木块受到的摩擦力为一对平衡力,此时弹簧测力计的示数等于木块受到的摩擦力。
木块A受到弹簧测力计的拉力与木块受到的摩擦力为一对平衡力,弹簧测力计的拉力水平向左,则木块A受到的摩擦力水平向右;木板对木块A的摩擦和木块A对木板的摩擦力是一对平衡力,大小相同,方向相反,则木板受到木块A的摩擦力方向为水平向左。
当木板的运动速度增大时,因压力和接触面程度不变,滑动摩擦力不变,故弹簧测力计的示数不变。
【分析】(1)木块在水平方向做匀速直线运动,此时木块受到的摩擦力和弹簧测力计的拉力是一对平衡力,根据二力平衡原理可知,拉力大小等于摩擦力的大小;
(2)在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;研究滑动摩擦力大小的影响因素与接触面粗糙程度的关系,应该控制压力大小相同,改变接触面的粗糙程度;
(3)由表中信息可知,只改变了受力面积大小,探究滑动摩擦力的大小与受力面积大小的关系;木块对水平面的压力和接触面的粗糙程度都没有改变,所以受到的滑动摩擦力不变;木块开始滑动时受到的摩擦力大于匀速运动时受到的摩擦力;
(4)木块相对地面处于静止状态,弹簧测力计的示数等于木块受到的摩擦力,方向相反;压力和接触面程度不变,滑动摩擦力不变,故弹簧测力计的示数不变。
8.(2022九上·汕头开学考)如图所示是“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置。实验中用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。
(1)将木块放在水平长木板上,用弹簧测力计水平拉动木块,使木块沿长木板做 运动,这样,根据同学们学习过的 知识,读出弹簧测力计所示的拉力大小就可以得到 力的大小。
(2)在乙实验中砝码随着木块一起做匀速直线运动,此时砝码受到 个力作用;
(3)由甲、乙两次实验可以得出结论:滑动摩擦力的大小跟 有关;
(4)若顺利完成甲、乙两次实验后,在进行图丙所示的实验时,由于所用的弹簧测力计量程较小,某同学发现测力计示数达到最大时仍没拉动木块,为了用现有的器材顺利完成实验,应采取的措施是: 。
【答案】(1)匀速直线;二力平衡;滑动摩擦
(2)2
(3)压力的大小
(4)将丙实验中木块上的砝码取下,测出滑动摩擦力,再和甲实验进行比较
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)用弹簧测力计水平拉动木块,使木块沿长木板做匀速直线运动,此时木块受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,读出弹簧测力计所示的拉力大小就可以得到滑动摩擦力力的大小。
(2)砝码随着木块一起做匀速直线运动,处于平衡状态,此时砝码在竖直方向受到重力和支持力两个力的作用,而在水平方向上不受力。
(3)比较甲、乙两次实验,接触面的粗糙程度相同而压力不同,滑动摩擦力不同,可以得出结论:滑动摩擦力的大小跟压力大小有关。
(4)测力计示数达到最大时仍没拉动木块,是因为木块受到的摩擦力太大,可以把砝码拿掉,然后拉着木块做匀速直线运动,测出滑动摩擦力大小,与甲实验进行对比,得出结论。
【分析】(1)用弹簧测力计水平拉动木块,此时木块受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等;
(2)砝码随着木块一起做匀速直线运动,砝码在竖直方向受到重力和支持力两个力的作用,而在水平方向上不受力;
(3)滑动摩擦力的大小跟压力大小有关;
(4)可以把砝码拿掉,然后拉着木块做匀速直线运动,测出滑动摩擦力大小,与甲实验进行对比,得出结论。
9.(2022九上·福州开学考)如图甲是探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置,实验所用的长木板,一面比较光滑,另一面比较粗糙。同学们根据猜想进行了实验,得出数据如下表所示:
实验序号 长木板表面 木块放置方式 拉动木块的个数 弹簧测力计示数/N
① 较粗糙 平放 1 1.5
② 较粗糙 平放 2 3.0
③ 较光滑 平放 2 1.6
④ 较光滑 竖放 2 1.6
(1)实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做 运动,根据 的知识可知,弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等;
(2)由实验序号 可以探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关;
(3)由实验序号②③可得到的结论是:滑动摩擦力的大小和接触面的 有关;
(4)同学们在老师的指导下对实验装置进行改进,用如图乙所示的方式测量滑动摩擦力发现效果更好。图乙实验中 (选填“一定”或“不一定”)要匀速拉动长木板;
(5)根据你在本实验中的收获,请写出一种避免汽车在冰雪路面上行驶时出现打滑现象的具体做法: 。
【答案】(1)匀速直线;二力平衡
(2)①②
(3)粗糙程度
(4)不一定
(5)安装防滑链
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)木块做匀速直线运动时,处于平衡状态,在水平方向只受摩擦力和拉力,所以这两个力是平衡力,根据二力平衡可知,拉力大小与摩擦力大小相等,所以弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等。
(2)探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关,需要研究压力不同,接触面粗糙程度相同的实验,也就是拉动木块数不同,长木板表面相同的两次实验,所以应选择实验序号①②。
(3)实验序号②③拉动木块的个数相同,长木板表面粗糙程度不同,弹簧测力计的示数不同,即滑动摩擦力的大小不同,所以得出的结论是:滑动摩擦力的大小和接触面的粗糙程度有关。
(4)影响滑动摩擦力大小的因素时压力和接触面粗糙程度,与运动快慢无关,所以图乙实验中不一定要匀速拉动木板。
(5)影响滑动摩擦力大小的因素是压力和接触面粗糙程度。汽车在冰雪路面上行驶时,压力大小很难改变,因此可通过增加接触面粗糙程度的方式增大摩擦力。故可安装防滑链,增加车轮与马路接触面的粗糙程度,从而有效防止打滑。
【分析】(1)木块做匀速直线运动时,处于平衡状态,在水平方向只受摩擦力和拉力;根据二力平衡可知,拉力大小与摩擦力大小相等;
(2)探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关,需要研究压力不同,接触面粗糙程度相同;
(3)滑动摩擦力的大小和接触面的粗糙程度有关;
(4)影响滑动摩擦力大小的因素时压力和接触面粗糙程度,与运动快慢无关;
(5)压力一定时,通过增加接触面粗糙程度的方式增大摩擦力。
10.(2022八下·沈河期末)在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小亮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、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板,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)实验时用弹簧测力计拉动木块,使其在水平长木板上做 运动;
(2)比较第2次和第 次实验可得到结论:在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(3)刚开始小亮做第1次实验时控制不好力度,拉力随时间变化的图像如图乙所示,木块的速度随时间变化的图像如图丙所示,则木块在第1s时受到的滑动摩擦力为 N;
(4)聪明的小亮又设计了如图丁所示的实验装置,使用该装置进行实验的优点是 (填“需要”或“不需要”)长木板做匀速直线运动。
【答案】(1)匀速直线
(2)3
(3)3
(4)不需要
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(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匀速直线运动,处于平衡状态,根据二力平衡原理,可知滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。
(2)探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系时,根据控制变量法应控制压力大小不变,改变接触面的粗糙程度,故比较2、3两次实验。
(3)由图丙知,2~6s物体做匀速运动,此时物体处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,由图乙知此过程的拉力为3N,所以滑动摩擦力为3N;第1s时,木块做加速运动,但由于压力的接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,仍为3N,故第1s时,摩擦力为3N。
(4)如图丁所示的实验装置,拉动长木板向左运动,木块处于静止状态,木块受到的测力计的拉力与长木板施加的摩擦力为一对平衡力,大小相等,故该装置的优点是不需要长木板做匀速直线运动。
【分析】(1)探究滑动摩擦力的影响因素时,物体在水平面匀速直线运动;
(2)探究滑动摩擦力和接触面的粗糙程度的关系时,要保持压力相同;
(3)根据物体匀速直线运动判断摩擦力的大小,当拉力变大时,滑动摩擦力不变;
(4)使物体固定,拉动物体下面的接触面时,不需要匀速直线运动。
11.(2022八下·大洼期末)在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,小明用弹簧测力计拉着同一木块进行了三次正确操作,如图甲、乙、丙所示:
(1)实验前应在 (选填“水平”或“竖直”)方向对弹簧测力计调零,测量滑动摩擦力的大小时应用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动,根据 的原理,此时弹簧测力计对木块的拉力等于木块受到的摩擦力;
(2)若要探究滑动摩擦力与压力大小的关系,应比较 两图的实验。比较乙、丙两图的实验可得出的结论是 ;
(3)小明将木块沿竖直方向截去一半后如图丁所示,与甲比较发现滑动摩擦力变为原来的一半,由此得出结论:滑动摩擦力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,理由是 。
【答案】(1)水平;二力平衡
(2)甲乙;压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大
(3)错误;没有控制压力相等
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)实验前应在水平方向对弹簧测力计调零,用弹簧测力计水平拉动木块,使其做匀速直线运动时,则木块水平方向上受到拉力和滑动摩擦力的作用,这两个力平衡,根据二力平衡条件,滑动摩擦力大小等于拉力大小。
(2)要探究滑动摩擦力与压力大小的关系,应控制接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,因此比较甲、乙两图的实验。
乙、丙两图接触面的粗糙程度不相同,但是压力大小相同,丙图中接触面比较粗糙,弹簧测力计的示数较大,滑动摩擦力较大,因此结论是:压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3)研究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系,要控制压力大小和接触面粗糙程度一定,小明将木块沿竖直方向截去一半后,测得木块所受的滑动摩擦力变为原来一半,得出的结论是错误的,因为没有控制压力一定。
【分析】(1)实验前应在水平方向对弹簧测力计调零,做匀速直线运动时,则木块水平方向上受到拉力和滑动摩擦力的作用,这两个力平衡,大小相等;
(2)要探究滑动摩擦力与压力大小的关系,应控制接触面的粗糙程度相同,压力大小不同;
(3)研究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系,要控制压力大小和接触面粗糙程度一定。
12.(2022八下·锦州期末)某同学用图甲所示的实验装置探究“影响滑动摩擦力大小的因素”
(1)实验过程中,弹簧测力计必须拉着物块沿水平方向做 运动。根据 可知弹簧测力计所显示的对木块的拉力等于木块受到的滑动摩擦力的大小;
(2)比较A、B两次实验,是为了探究滑动摩擦力的大小与 的关系;
(3)在进行C实验时,该同学使木块先后两次沿木板移动相同的距离,图乙是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化关系的图像,则木块第1次运动时受到的拉力 (选填“大于”、“小于” 或“等于”)第2次运动时受到的拉力;
(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。于是小丽设计丙图所示实验装置,该装置的优点是 (选填“需要”或“不需要”)长木板做匀速直线运动。
【答案】(1)匀速直线;二力平衡
(2)压力大小
(3)等于
(4)不需要
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡知识,拉力大小才等于滑动摩擦力的大小。
(2)比较A、B两次实验,接触面的粗糙程度相同而压力大小不同,是为了探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系。
(3)从图乙中可看出,相同时间第一次通过路程大于第二次,所以第一次实验的速度大于第二次的速度,用弹簧测力计拉木块沿水平木板匀速滑动,木块做匀速直线运动,不论其速度大小如何,都受到平衡力的作用,在水平方向上,摩擦力和拉力是一对平衡力,两次压力相同,接触面的粗糙程度相同,滑动摩擦力相同,故两次实验的拉力相等。
(4)由图丙可知,物体B相对地面处于静止状态,物体B受到测力计的拉力与摩擦力为一对平衡力,大小相等,故该装置的优点是不需要长木板做匀速直线运动。
【分析】(1)探究滑动摩擦力的影响因素时,拉动物体匀速直线运动,根据二力平衡测量摩擦力大小;
(2)当接触面的粗糙程度相同,压力越大,滑动摩擦力越大;
(3)当压力和接触面的粗糙程度相同时,滑动摩擦力和物体运动的速度无关;
(4)当物体静止时,拉动物体下面的接触面测量摩擦力,不用匀速直线运动。
13.(2022·南通)实验小组做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验。
(1)如图甲,沿水平方向 拉动木块测出滑动摩擦力大小;
(2)在木块上添加砝码,重复(1),发现弹簧测力计示数变大,说明滑动摩擦力的大小与 有关;在长木板上分别铺上毛巾和棉布,进行对照实验,这是为了探究滑动摩擦力的大小与 的关系;
(3)图甲中,增大拉力使木块加速运动,木块受到的滑动摩擦力大小将 ;
(4)实验中发现弹簧测力计的示数不易稳定,改用如图乙的装置水平拉动长木板,结果发现测力计示数仍然不够稳定,可能的原因是 。
【答案】(1)匀速
(2)压力大小;接触面的粗糙程度
(3)不变
(4)木板表面的粗糙程度不均匀
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)实验时,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,并使木块做匀速直线运动,根据二力平衡可知,弹簧测力计拉力大小与摩擦力大小相等,可以测出木块在木板上滑行时受到的摩擦力。
(2)添加砝码,木块对木板的压力变大,重复(1),发现弹簧测力计示数变大,说明物体所受的滑动摩擦力变大,故滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
在长木板上分别铺上毛巾和棉布,接触面的粗糙程度变大,压力大小不变,进行对照实验,这是为了探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系。
(3)物体所受的滑动摩擦力的大小与压力大小及接触面的粗糙程度有关,图甲中,增大拉力使木块加速运动,木块受到的滑动摩擦力大小将不变。
(4)实验中发现弹簧测力计的示数不易稳定,改用如图乙的装置水平拉动长木板,结果发现测力计示数仍然不够稳定,可能的原因是木板表面的粗糙程度不均匀,木块在木板不同的地方受到的摩擦力不一样导致的。
【分析】(1)探究滑动摩擦力的影响因素时,拉动物体要匀速直线运动;
(2)当改变压力,接触面的粗糙程度一定,可以探究滑动摩擦力和压力的关系;改变接触面的粗糙程度,可以探究滑动摩擦力和接触面的粗糙程度的关系;
(3)改变物体运动的速度摩擦力大小不变;
(4)接触面的粗糙程度改变时,摩擦力大小不同。
14.(2022八下·南关期末)小明想探究“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。
他通过图甲,乙、丙所示的操作来验证猜想:
(1)实验过程中,小明应用弹簧测力计沿水平方向 拉动木块,此时木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数;
(2)小明想探究猜想①,他选择了 两幅图所示的实验步骤来进行实验;
(3)在甲、乙、丙三次实验中,滑动摩擦力最大的是图 (选填“甲”、“乙”或“丙”);
(4)为了验证猜想③,小明将图甲中物体切去一半后进行实验,比较两次弹簧测力计读数,你认为 (选填“能”或“不能”)得出滑动摩擦力的大小与物体的接触面积有关的结论,理由是 。
【答案】(1)匀速
(2)甲、乙
(3)丙
(4)不能;压力的大小发生了改变
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)实验中,应用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,木块处于平衡状态,在水平方向所受的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,它们的大小相等,则拉力的大小直接可从测力计的示数读出。
(2)要探究猜想①:滑动摩擦力的大小与接触面所受压力的关系,应保持接触面的粗糙程度及接触面积的大小不变,改变压力的大小,所以应选择甲、乙两图进行实验。
(3)图甲、乙中,接触面的粗糙程度相同,乙的压力大,则乙受到的摩擦力大;乙、丙中,压力相同,丙的接触面粗糙程度更大,丙受到的摩擦力大于乙受到的摩擦力,所以三次实验中滑动摩擦力最大的是图丙。
(4)要探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系,应保持接触面的粗糙程度和压力相同,改变接触面积的大小,而将物体切去一半后进行实验,接触面积的大小及压力的大小都改变了,不能得出滑动摩擦力的大小与物体的接触面积的关系。
【分析】(1)探究滑动摩擦力的影响因素时,物体在水平面上匀速直线运动;
(2)探究滑动摩擦力和压力的关系,需要保持接触面的粗糙程度相同;
(3)当压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(4)探究滑动摩擦力和接触面积的关系时,需要保持压力和接触面的粗糙程度相同。
15.(2022八下·麻章期末)如图所示是“探究滑动摩擦力与什么因素有关”的实验,在甲、乙、丙所示的示意图中,测力计水平拉着物块A沿水平方向做匀速直线运动,图中F1=1.5N,F2=2.0N,F3=2.5N。
(1)实验中,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 的知识可以求出滑动摩擦力的大小;
(2)分析甲、丙两图可得出结论:在接触面所受的压力一定时, ,滑动摩擦力越大。在乙图中物块B随A一起匀速直线运动时,物块B受到的摩擦力为 (选填“0”、“1.0”或“2.0”)N;
(3)大量实验进一步证明:在接触面的粗糙程度相同时,滑动摩擦力大小与接触面所受的压力大小成正比,其表达式为f=μN(f为滑动摩擦力,μ为动摩擦因数,N为压力)。在图丙中,若A受到的重力为5N,则A与毛巾表面的动摩擦因数μ= ;
(4)小魏在实验时还发现:一开始用弹簧测力计水平拉物块,物块没动,慢慢增大拉力,当拉力达到某一数值时,物块突然移动,此后用略小的拉力就可以拉着物块做匀速直线运动,此过程中拉力与时间的关系可用F﹣t图像表达,如图所示,其中0~t1时间内物块处于静止状态,t2后物块处于匀速直线运动状态。分析图像可知:当用F=2.2N的水平拉力拉静止的物块时,物块受到的摩擦力大小是 N;若用F=2.8N的水平拉力拉物块,物块运动时受到的摩擦力大小是 N;
(5)实验过程中,弹簧测力计的示数不容易稳定,可能的原因是 。
【答案】(1)二力平衡
(2)接触面越粗糙;0
(3)0.5
(4)2.2;2
(5)木板的粗糙程度不均匀
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)根据二力平衡可知,用弹簧测力计沿水平方向拉着物块A做匀速直线运动,弹簧测力计示数等于滑动摩擦力的大小。
(2)甲、丙两图,控制了压力大小相同,而接触面粗糙程度不同,可得出结论:在接触面所受的压力一定时,接触面粗糙程度越粗糙,滑动摩擦力越大。
在乙图中物块B随A一起匀速直线运动时,物块B相对于物块A静止,所以物块B受到的摩擦力为0。
(3)滑动摩擦力大小与接触面所受的压力大小成正比,其表达式为f=μN,在图丙中,若A受到的重力为5N,F3=2.5N,则A与毛巾表面的动摩擦因数
(4)当用F=2.2N的水平拉力拉静止的物块时,物体没有被拉动,所以物块受到的摩擦力为静摩擦力,大小是2.2N。
若用F=2.8N的水平拉力拉物块,物块将做加速运动,运动时受到的摩擦力大小是2N。
(5)实验过程中,如果弹簧测力计的示数不容易稳定,可能是木板的粗糙程度不均匀造成的。
【分析】(1)根据二力平衡可知,匀速直线运动,弹簧测力计示数等于滑动摩擦力的大小;
(2)在接触面所受的压力一定时,接触面粗糙程度越粗糙,滑动摩擦力越大;
(3)根据f=μN,求出动摩擦因数;
(4)静止属于平衡状态,拉力等于摩擦力;压力大小、接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力不变;
(5)如果弹簧测力计的示数不容易稳定,可能是木板的粗糙程度不均匀造成的。
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