广东省2024年中考物理一轮复习考点梳理学案 第14讲 运动和力实验专项（含解析）
文档属性
| 名称 | 广东省2024年中考物理一轮复习考点梳理学案 第14讲 运动和力实验专项（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-14 15:15:36 | ||
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文档简介
第14讲 运动和力实验专项
命题分析
广东省近五年中考物理命题分析
考点 2023 2022 2021 2020 2019
探究阻力对物体运动的影响 ___ ___ ___ ___ ___
探究二力平衡的条件 ___ ___ ___ ___ ___
探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关 ___ ___ 省题17 ___ ___
【课程标准】
2．2.3 通过常见事例或实验，了解摩擦力。探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
2．2.4 知道二力平衡条件。
2．2.5 通过实验和科学推理，认识牛顿第一定律。
例 了解伽利略在探究与物体惯性有关问题时采用的思想实验，体会科学推理在科学研究中的作用。
4．2.2 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关。
例 用弹簧测力计、平板、细绳、长方体物块、棉布、毛巾等探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关。
实验一 探究阻力对物体运动的影响
实验图解
实验目的 通过实验，确认阻力对物体运动的影响；经历建立牛顿第一定律的科学推理过程，认识牛顿第一定律。
实验器材 斜面、小车、毛巾、棉布、木板、刻度尺。
实验步骤 (1)如图所示，木板放在水平的桌面上，将斜面固定在木板的一端，将刻度尺零刻度线与木板一端对齐，紧贴木板并固定好；
(2)观察木板、毛巾与棉布的粗糙程度；
(3)将毛巾铺在木板上，将小车置于斜面顶端某一位置，使小车向下滑，小车停下后，记录小车在毛巾上滑动的距离s1；
(4)撤去毛巾，将棉布铺在木板上，将小车置于斜面顶端同一位置，使小车向下滑，小车停下后，记录小车在棉布上滑动的距离s2；
(5)撤去棉布，将小车置于斜面顶端同一位置，使小车向下滑，小车停下后，记录小车在木板上滑动的距离s3。
数据与分析：
表面种类 阻力大小 水平面上运动距离
毛巾 最大 近
棉布 较大 较远
木板 小 最远
平面越光滑，物体运动的距离越远，速度减小得越慢，所受阻力越小；平面越粗糙，物体运动的距离越近，速度减小得越快，所受阻力越大。由此可以推理：运动的物体如果不受外力作用，它将永远匀速直线运动下去。
实验结论 运动不需要力来维持。
实验方法 控制变量法、科学推理法。
注意事项 (1)实验中相同的条件是：让小车从同一斜面、同一高度由静止开始滑下；
(2)不同的条件是：平面上三种表面的粗糙程度不同；
(3)让小车从斜面的同一高度滑下是为保证小车到达水平面有相同的初速度；
(4)三种表面的粗糙程度不同是为了使小车在平面上运动时受到的阻力不同。
例1 小亮在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中，分别让小车从斜面滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，如图所示。
[设计与进行实验]
(1)三次实验过程中，让小车必须从斜面________(选填“相同”或“不同”)高度由静止释放，其目的是______________________________________________________，这是利用小车下滑过程中重力势能转化为________来实现的，此处采用的实验方法是________法。
(2)本实验中的“阻力”指的是小车受到的________，实验中是通过改变________来改变小车所受阻力大小的；让小车从斜面上滑下后沿水平面运动，是为了使小车在竖直方向上受到的________力和________力相平衡，其作用效果相互抵消，相当于小车只受到水平方向上的摩擦力作用。
(3)实验中是通过________反映阻力对小车运动的影响，小车在水平面上运动速度减小是因为受到________________(选填“平衡力”或“非平衡力”)的作用。
[分析论证]
(4)根据实验现象可知：水平面越光滑，小车受到的阻力越________(选填“大”或“小”)，速度减小得越________(选填“快”或“慢”)，在水平面上运动的距离越________(选填“远”或“近”)。由此联想到雨雪天驾驶汽车应该________(选填“增大”或“减小”)与前车之间的距离。
(5)如果水平面绝对光滑，小车受到的阻力为零，它将做________运动。通过实验探究后，对牛顿第一定律的知识有更深一层的理解：物体的运动________(选填“需要”或“不需要”)力来维持。
[拓展设问]
(6)从能量转化的角度看，小车在水平面上克服阻力所做的功________(选填“在毛巾上最多”“在棉布上最多”“在木板上最多”或“三次一样多”)。
(7)若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端，________(选填“需要”或“不需要”)重做本实验以获取可靠的证据。
(8)让同一小车从斜面上不同高度处由静止滑下观察小车在毛巾表面滑行距离可以探究小车的重力势能与________的关系。
(9)小亮思考了一个问题：当用细线悬挂在房梁上的来回摆动的小球摆动到最高点时，如果小球受到的力全部消失，小球将会处于怎样的运动状态呢？他做出了以下猜想，你认为其中正确的是______(填字母)。(图中的黑点表示小球)
(10)小亮又探究了以下问题：
为了研究这一问题，三百多年前，意大利学者伽利略设计了一个理想实验(如图所示)，把经验事实与抽象思维结合在一起推测。下列说法中有一个是经验事实，其余是推论：
①减小另一个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍能达到原来的高度。
②将两个斜面对接，让静止小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。
③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。
④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做持续的匀速直线运动。
将上述理想实验的设想步骤按正确的顺序排列________，其中________是经验事实，________是推论(只写序号即可)。
答案 (1)相同 使小车到达水平面的速度相等 动能 控制变量 (2)摩擦力 接触面的粗糙程度 重 支持 (3)小车在水平面运动的距离 非平衡力 (4)小 慢 远 增大 (5)匀速直线 不需要 (6)三次一样多 (7)不需要 (8)高度 (9)A (10)②③①④ ② ①③④
实验二 探究二力平衡的条件
实验图解
实验器材 小车、细绳、砝码、滑轮、桌子、托盘等。
设计实验：如图所示，小车被放在光滑的水平桌面上时，在水平方向上只受到两个力F1和F2。实验时，我们从力的三要素，即力的大小、方向、作用点三方面去探究，力F1与F2在满足什么关系时，小车可以保持平衡。
实验过程 (1)将细绳分别系于小车的1、2两个挂钩上且保持两绳共线(如图甲所示)，在两个托盘中放入砝码(如图乙所示)，观察小车的运动情况；
(2)如图丙所示，把细绳分别系于小车的3、4两个挂钩上，在两个托盘中各放一个质量相等的砝码后，观察到小车的运动情况；
(3)如图丁所示，把两托盘上的细绳都系于一个挂钩上，两盘中的砝码质量相等，观察小车的运动情况。
数据与分析：(1)实验数据
小车两边受力大小 小车两端受力方向 小车受力是否在同一条直线上 小车是否平衡
不相等 相反 是 否
相等 相反 是 是
相等 相反 否 否
相等 相同 是 否
(2)分析论证：当小车受到的两个力大小相等、方向相反、在同一条直线上时，小车就处于平衡状态，而当不满足其中任何一个条件时，小车都不会平衡。
实验结论 作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。二力平衡的条件可简记为同体、等大、反向、共线。
例2 如图甲是小悦“探究二力平衡的条件”时的情景。
[设计与进行实验]
(1)实验时应选择较________(选填“光滑”或“粗糙”)的桌面，选择小车作为研究对象而不选择木块的原因是_____________________________________________________________。
(2)实验中通过调整________来改变拉力的大小，装置中定滑轮的作用是_______________________________________________________________________________。
(3)为了方便判断，实验中应使小车处于________状态作为平衡状态。
[分析论证]
(4)小悦不断改变左右两盘中砝码的个数，发现两盘中砝码质量相等时小车静止，这说明二力平衡的一个条件是________________________________________________________。
(5)将小车扭转一定角度，松手后发现小车转动后又恢复原状，这样操作为了探究________________________________________________________________________。
(6)小悦把两个托盘放在同一侧，保持两托盘里砝码质量相等，放手后小车向挂有托盘的方向开始运动。这说明二力平衡时，两个力必须________。
(7)为了验证相互平衡的两个力是作用在同一物体上的，小悦用图乙所示的装置代替图甲中的装置。两端加质量________的钩码时，小卡片保持静止，接下来的操作是________，观察小卡片的运动状态。同学们发现该装置也可以完成前面的其他探究，效果比甲图还要好，主要原因是________________________________________________________________________。
A．减小了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
[拓展设问]
(8)小悦若在安装图乙所示的装置时将两个滑轮未安装在同一高度，你认为______(选填“能”或“不能”)进行实验。
(9)小华在实验时发现当左盘放入3 N的砝码，右盘放入2 N的砝码时小车也处于静止状态，此时小车受到的________(选填“是”或“不是”)平衡力，产生这一现象可能是小车受到________力的影响，这个力的大小是________ N，方向水平向________(选填“左”或“右”)。
(10)完成探究二力平衡的条件实验后，小明提出了一个猜想：只受一个力作用的物体也能保持平衡状态。为了验证猜想，他将一小球用一根细线悬挂起来，剪断细线后小球下落，如图丙所示。由实验可知，小明的猜想是________(填“正确”或“错误”)的。
答案 (1)光滑 减小摩擦力造成的影响 (2)托盘中砝码的质量 改变力的方向 (3)静止 (4)两个力的大小相等 (5)平衡的两个力是否作用在同一条直线上 (6)方向相反 (7)相等 用剪刀将小卡片从中间剪开 A (8)能 (9)是 摩擦 1 右 (10)错误
实验三 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
实验图解
实验器材 一个木块、两块粗糙程度不同的长木板、一个弹簧测力计、砝码若干。
实验步骤 (1)用弹簧测力计匀速拉动木块，使它在较光滑的水平长木板上匀速滑动，记下弹簧测力计的示数，即为此种情况下的滑动摩擦力的大小，如图甲所示；
(2)在木块上放上砝码，从而改变木块对长木板的压力，测出此种情况下的滑动摩擦力的大小，如图乙所示；
(3)换用材料相同但表面粗糙的长木板，保持木块上的砝码不变，测出此种情况下的滑动摩擦力大小，如图丙所示。
数据与分析：(1)实验数据：
实验序号 实验条件 摩擦力f/N
压力情况 接触面情况
1 木块 较光滑的长木板表面 1.8
2 木块和砝码 较光滑的长木板表面 4.2
3 木块和砝码 较粗糙的长木板表面 5.4
(2)分析论证：
由1、2两次实验可知，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，即滑动摩擦力的大小不同。压力越大，滑动摩擦力越大。由2、3两次实验可知，压力大小相同，接触面的粗糙程度不同，弹簧测力计的示数不同，即滑动摩擦力的大小不同。接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
实验结论 滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
思维点拨 实验中需要特别注意，只有在水平桌面上匀速拉动物体时，滑动摩擦力f才等于弹簧测力计的拉力F；影响滑动摩擦力大小的是接触面受到的压力，不是接触面上物体的重力。
例3 小明在做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验时，利用一套器材依次完成如图所示的实验，其中甲、乙图中长木板正面朝上，丙图中长木板反面朝上，长木板的反面比正面粗糙。
[设计与进行实验]
(1)在测量滑动摩擦力前，需要观察弹簧测力计的________和分度值，还应将弹簧测力计在________方向调零。
(2)为了准确测量滑动摩擦力，实验时应沿________方向拉动弹簧测力计，使木块做________运动，利用_______原理可知，此时弹簧测力计的示数________木块所受的滑动摩擦力的大小。
(3)小明提出如下猜想：①滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关；②滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。如果小明要验证猜想①，他应该选择________两图所示的实验来操作；如果小明要验证猜想②，他应该选择________两图所示的实验来操作。
[分析论证]
(4)甲、乙两组实验数据得到的结论是：在接触面粗糙程度相同时，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越________。
(5)分析乙、丙两组实验数据得出的结论是：压力一定时，________。
(6)接着小明利用弹簧测力计沿水平方向拉着木块以不同速度在木板上做匀速直线运动时，弹簧测力计示数相同，说明滑动摩擦力的大小与速度________(选填“有关”或“无关”)。
[拓展设问](7)小明又将木块A沿竖直方向截掉一部分，如图丁所示重复图甲实验，测得木块受到的滑动摩擦力变小，由此得出“在接触面粗糙程度相同的情况下，受力面积越小，滑动摩擦力越小”。你认为他探究过程中存在的问题是_____________，改进方法是__________。
(8)小明刚开始实验时逐渐增大水平拉力，但木块仍静止，此过程中木块所受的摩擦力________(选填“变大”“变小”或“不变”)；当木块被拉动运动得越来越快时，小明读出某一时刻弹簧测力计的示数为2 N，他认为这时摩擦力的大小为2 N，他操作中的错误是________________________________________________________________________。
(9)(创新实验)为了克服在实验过程中弹簧测力计读数不稳定的问题，小明和同学们对实验装置做了如图戊所示改进，其主要优点是__________________________________________。
(10)(生活实践)学习完摩擦力知识后，小明思考拔河比赛中如果要取得胜利，组队时应选体重________(选填“大”或“小”)的同学参加比赛，同时比赛中选用鞋底花纹较________(选填“深或“浅”)的鞋子。
(11)(创新实验)为更精确地测量木块的滑动摩擦力，同学小丽引入拉力传感器并设计了如图己的实验。她将一块长、宽、高均不同的长方体木块平放，拉动木板发现传感器示数不稳定，同时观察到实验中木块总有些摆动，获得数据如图庚。是什么引起了木块的摆动进而引起摩擦力测量值的不稳定？小丽继续实验，将同一木块侧放，重复实验，获得数据如图辛。
①实验中测量滑动摩擦力时，木板________(选填“需要”或“不需要”)匀速直线拉动；
②分析图庚，第1秒末，木块所受摩擦力为________ N；
③继续实验环节基于的假设是____________________________________________；
④小丽认为，本实验还可得出滑动摩擦力大小与接触面积有关，而小明认为不正确，并从实验中找出了说服小丽的证据______________________________________________________。
答案 (1)量程 水平 (2)水平 匀速直线 二力平衡 等于 (3)甲、乙 乙、丙 (4)大 (5)接触面越粗糙，滑动摩擦力越大 (6)无关 (7)没有控制压力不变 将截掉的部分叠放在剩余部分的上面 (8)变大 没有使木块做匀速直线运动 (9)无论如何拉动长木板，弹簧测力计的示数始终等于摩擦力的大小 (10)大 深 (11)①不需要 ②1(或1.0) ③接触面积不同会引起木块不同程度的摆动，进而引起滑动摩擦力测量值不稳定 ④比较庚、辛数据可知两次实验中滑动摩擦力大小平均值基本相同，接触面积大小影响的是滑动摩擦力的稳定性，而非滑动摩擦力大小
实验一 探究阻力对物体运动的影响
1.(2023·深圳模拟)在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，实验装置如图所示，下列说法中错误的是( )
A．小车最终会停下来说明力是改变物体运动状态的原因
B．实验中要控制小车每次到达斜面底端时速度相同
C．小车在毛巾、棉布、木板表面运动时机械能守恒
D．小车在毛巾表面运动时阻力做功的功率最大
答案 C
解析 车最终会停下来是受到了摩擦阻力的作用，这说明力是改变物体运动状态的原因，故A正确；实验中应使小车到达水平面时的速度相等，因此每次实验时，应使小车从同一高度由静止开始滑下，故B正确；因小车到达水平面时初速度相同，小车的动能相同，最终速度为0，小车的动能全部转化为内能，大小等于克服阻力做的功，故小车在毛巾、棉布、木板表面上机械能是不守恒的，故C错误；在木板表面滑行时间长，在毛巾表面滑行时间短，根据P＝知，动能相同，克服摩擦力做功相同，在木板表面功率小，在毛巾表面功率大，故D正确。
2．(2023·深圳福田区模拟)“探究阻力对物体运动的影响”时，用到了斜面，让小车从斜面顶端由静止滑下，比较在不同表面上滑行的距离(如表)，小车在三个表面上克服摩擦力做功________(选填“相等”或“不相等”)。
表面 毛巾 棉布 木板
摩擦力 最大 较大 最小
小车运动距离 最近 较远 最远
答案 相等
解析 让小车从斜面顶端由静止滑下，下滑到水平面时的速度相同，在不同的材料表面上运动时，最终停下来后，动能全部转化为内能，克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能，所以，在三个表面克服摩擦力做功相等。
3.(2023·佛山模拟)如图，在探究阻力对物体运动的影响实验中：
(1)分别选用毛巾、棉布和木板进行实验，目的是改变____________________。用毛巾做实验时，若忽略毛巾厚度，应将毛巾平整地铺在________(选填“AB”“BC”或“AC”)段。
(2)每次实验都要让同一小车从斜面上的________由静止开始下滑，需要记录的物理量是小车受到阻力大小和________________________。
(3)根据实验现象可以得出结论：__________________________________________。
在此基础上，经过科学推理可得到牛顿第一定律，由此可知，物体运动________(选填“需要”或“不需要”)力来维持。
答案 (1)小车受到的阻力大小 BC (2)同一高度 通过的距离长短 (3)小车运动时受到的阻力越小，小车通过的距离越远 不需要
解析 (1)毛巾、棉布和木板表面的粗糙程度不同，分别选用毛巾、棉布和木板进行实验，目的是改变小车受到的阻力大小。根据控制变量法，要控制小车下滑到水平面的速度相同，只改变小车在水平面上运动时受到的阻力大小，故用毛巾做实验时，应将毛巾平整地铺在BC段。
(2)根据控制变量法，要控制小车下滑到水平面的速度相同，每次实验都要让同一小车从斜面上的同一高度由静止开始下滑，需要记录的物理量是小车受到阻力大小和通过的距离长短。
(3)根据实验现象可知，小车在木板上通过的距离最长，可以得出结论：小车运动时受到的阻力越小，小车通过的距离越远。
在此基础上推理可知，如果小车运动过程中不受力的作用，小车通过的距离无限远，即小车做匀速直线运动，由此可知，物体运动不需要力来维持。
实验二 探究二力平衡的条件
4.(创新实验)如图，在探究二力平衡条件的实验中，下列说法正确的是( )
A．实验时，要选择和钩码重力相近的卡片
B．可以通过改变钩码数量来改变绳中拉力大小
C．卡片所受拉力就是钩码的重力
D．为了探究“平衡力是否在同一直线”这一条件，应该将卡片竖直向下拉动一段距离
答案 B
解析 实验中选择小卡片，小卡片的重力很小，可以忽略小卡片的重力，选择的钩码质量要尽量大，故A错误；小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码通过绳子对小卡片施加了两个向相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大，实验中通过调整钩码个数来改变拉力大小，故B正确，C错误；“将小卡片向下拉”，虽然两个力不在同一条直线上，但没有控制两个力的方向相反，故D错误。
5.(教材素材)利用如图所示的装置探究二力平衡的条件。下列说法正确的是( )
A．小车应放在粗糙的水平桌面上
B．实验装置中使用定滑轮是为了省力
C．小车处于平衡状态时，左、右托盘里的砝码质量一定不相等
D．将小车扭转一个角度后释放，是为了探究二力平衡的两个力是否作用在同一条直线上
答案 D
解析 “探究二力平衡条件”这个实验很重要的一点就是尽量减小受到的摩擦力对实验的影响，所以水平面越光滑越好，故A错误；本实验中使用定滑轮是为了改变力的方向，不是为了省力，故B错误；当桌面上的小车处于静止状态，此时小车受到平衡力的作用，即小车受到两侧的拉力相等，由此可知左、右两盘中的砝码质量相等，故C错误；将小车扭转一个角度，两个力不在同一条直线上，二力不平衡，故松手后，小车将转动，不能保持平衡，设计此实验的目的是为了探究二力平衡的两个力是否作用在同一条直线上，故D正确。
6.(科学思维)在探究“二力平衡的条件”实验中，小聪同学采用的实验装置如图甲所示，小明同学采用的实验装置如图乙所示。
(1)老师指出图乙的装置更科学，原因是选用小车，可以减小________对实验结果的影响。
(2)实验中判断小车是否受平衡力作用的依据是小车能否保持________(选填“静止”或“匀速直线运动”)状态。
(3)左右两盘放质量相等的砝码，小车保持静止。左盘中再添加一个砝码，小车将运动，说明彼此平衡的两个力大小________。
(4)小车处于静止后，保持F1与F2的大小不变，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，小车将转动，说明彼此平衡的两个力必须在________________上。
答案 (1)摩擦力 (2)静止 (3)相等 (4)同一条直线
解析 (1)小明同学采用的实验装置如图乙，选用了小车，这样可以尽量减小摩擦力对实验的影响。
(2)实验中通过观察小车能否静止，确定其是否处于平衡状态。
(3)实验时，左右两盘放质量相等的砝码，小车保持静止，在左盘中再添加一个砝码，小车将运动，发现小车无法保持静止状态，这表明平衡的两个力需要大小相等。
(4)把小车转过一个角度，然后松手，观察到小车转动，最后恢复到静止状态，说明小车在水平方向上受到的两个力在同一条直线上时才能平衡。
实验三 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
7．(2023·辽宁改编)小智发现妈妈购买的防滑地垫的A面比B面更粗糙，为了比较A、B两个面的防滑性，小智利用商家赠送的小块地垫样品和弹簧测力计进行了下列探究：
(1)小智发现完成甲、乙两次实验测得的滑动摩擦力都很小，比较不出A、B两个面的防滑性，于是又找来一个铁块，在原水平地面上进行了如图丙所示的实验。通过比较甲、丙两次实验，发现当接触面粗糙程度相同时，________越大，滑动摩擦力越________。
(2)为了完成探究，保持其他条件不变，在丙图实验的基础上小智只将________________，测出滑动摩擦力的大小为2.2 N，通过与丙图实验测得的滑动摩擦力相比，选择地垫________(选填“A”或“B”)面铺在地面上，能更有效地防止地垫在地面上滑动。
答案 (1)压力 大 (2)A、B两个面对调 A
解析 (1)比较甲、丙两次实验，得出结论：接触面粗糙程度相同时，丙中压力大，弹簧测力计示数也大，即压力越大，滑动摩擦力越大。
(2)探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，要控制压力大小相同，故将A、B两个面对调，可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，地垫A面铺在地上时，弹簧测力计的示数大，能更有效地防止地垫在地面上滑动。
8.(2021·广东)小明在做“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验，如图所示。
(1)根据________条件，当弹簧测力计沿水平方向拉着木块做________运动时，木块所受滑动摩擦力的大小等于拉力的大小，如图甲所示。
(2)小明在图甲实验中发现较难保持木块匀速运动，弹簧测力计示数不稳定。于是，他与同学们一起改进实验，如图乙所示，固定弹簧测力计，通过拉动长木板进行实验，实验记录如表，则木块所受的滑动摩擦力大小为________ N。
实验次数 长木板运动情况 弹簧测力计示数/N
1 匀速 2.0
2 由慢到快 2.0
3 由快到慢 2.0
(3)写出用图乙装置的一条优点：___________________________________________________。
答案 (1)二力平衡 匀速直线 (2)2.0 (3)长木板不必进行匀速直线运动，摩擦力等于弹簧测力计示数，并且弹簧测力计处于静止状态，容易读数
解析 (1)实验中，应在水平方向拉着木块做匀速直线运动，木块在水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡，滑动摩擦力大小等于拉力大小，即等于弹簧测力计示数。
(2)固定弹簧测力计，通过拉动长木板进行实验，木块相对于地面保持静止状态，木块在水平方向上受力平衡，受到的滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数，弹簧测力计示数为2.0 N，则滑动摩擦力为2.0 N。
(3)与直接用弹簧测力计拉动木块测量摩擦力相比，拉动木板进行实验具有容易操作的优点：长木板不必进行匀速直线运动，摩擦力总等于拉力，并且弹簧测力计处于静止状态，便于读数。
9．(创新实验)(2023·广州越秀区模拟)为了探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”，小柯设计了如图甲所示的实验装置。小柯用水平向左的力F拉动平板小车1，铁块A静止，在4秒钟内观察拉力传感器的示数变化，并绘制了如图乙所示的图象。
(1)请你在图丙方框内画出t＝0.5 s时，铁块A的受力示意图。
(2)当平板小车1开始运动时，铁块受到的摩擦力为________ N。
(3)接着，小柯用电动机水平向左拉动上表面比平板小车1光滑的平板小车2，铁块A保持静止，如图丁，并用弹簧测力计竖直向上拉铁块，读出弹簧测力计和拉力传感器的示数并记录在表格中(拉线足够长)。
实验次数 铁块重力/N 弹簧测力计示数/N 拉力传感器示数/N
1 4 0 1.6
2 4 0.5 1.4
3 4 1.0 1.2
表格中第1次实验中拉力传感器的示数比图乙中1～4 s时的示数小，由此我们可知滑动摩擦力的大小与________________有关；通过分析表中数据，我们可以知道滑动摩擦力的大小还与________________有关。
(4)小刚认为：该实验中小车与水平桌面之间要尽量减小粗糙程度，否则会使拉力传感器的读数偏大，你认为他的说法是否合理，为什么？_________________________________________。
答案 (1)如图 (2)2.0 (3)接触面粗糙程度 压力大小 (4)不合理 拉力传感器示数始终等于平板小车对铁块的摩擦力(大小决定于铁块对小车的压力和接触面的粗糙程度)，与小车和水平桌面之间的摩擦力无关，故该实验中小车与水平桌面之间要尽量减小粗糙程度，否则会使拉力传感器的读数偏大，这一说法不合理
解析 (1)t＝0.5 s时，铁块A相对地面处于静止状态，受到拉力传感器的拉力与受到平板小车施加的摩擦力为一对平衡力，大小相等，方向相反(0～1秒，拉力传感器示数变大，受到摩擦力也变大)，因拉力传感器的拉力方向为水平向右，故铁块A受到的摩擦力方向水平向左；在竖直方向A还受到竖直向下的重力及竖直向上的支持力的作用，t＝0.5 s时，铁块A的受力示意图见答案图。
(2)当平板小车1开始运动时，铁块A相对地面处于静止状态，铁块受到的摩擦力等于拉力大小，根据题图乙可知，此时拉力为2.0 N，铁块受到的摩擦力为2.0 N。
(3)已知平板小车2的接触面比平板小车1光滑，而表格中第1次实验中拉力传感器示数比题图乙中1～4 s时小，即铁块受到的滑动摩擦力较小，故得出：压力相同时，滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关；通过分析表格数据，对铁块而言，弹簧测力计的示数越大，铁块受到竖直向上的拉力越大，铁块对于小车的压力越小，拉力传感器的示数也变得越小，故可得出结论：在接触面粗糙程度相同时，压力越小，滑动摩擦力越小，由此可知滑动摩擦力的大小还与压力大小有关。
(4)拉力传感器示数始终等于平板小车对铁块的摩擦力(大小决定于铁块对小车的压力和接触面的粗糙程度)，与小车和水平桌面之间的摩擦力无关，故该实验中小车与水平桌面之间要尽量减小粗糙程度，否则会使拉力传感器的读数偏大，这一说法不合理。
命题分析
广东省近五年中考物理命题分析
考点 2023 2022 2021 2020 2019
探究阻力对物体运动的影响 ___ ___ ___ ___ ___
探究二力平衡的条件 ___ ___ ___ ___ ___
探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关 ___ ___ 省题17 ___ ___
【课程标准】
2．2.3 通过常见事例或实验，了解摩擦力。探究并了解滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。
2．2.4 知道二力平衡条件。
2．2.5 通过实验和科学推理，认识牛顿第一定律。
例 了解伽利略在探究与物体惯性有关问题时采用的思想实验，体会科学推理在科学研究中的作用。
4．2.2 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关。
例 用弹簧测力计、平板、细绳、长方体物块、棉布、毛巾等探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关。
实验一 探究阻力对物体运动的影响
实验图解
实验目的 通过实验，确认阻力对物体运动的影响；经历建立牛顿第一定律的科学推理过程，认识牛顿第一定律。
实验器材 斜面、小车、毛巾、棉布、木板、刻度尺。
实验步骤 (1)如图所示，木板放在水平的桌面上，将斜面固定在木板的一端，将刻度尺零刻度线与木板一端对齐，紧贴木板并固定好；
(2)观察木板、毛巾与棉布的粗糙程度；
(3)将毛巾铺在木板上，将小车置于斜面顶端某一位置，使小车向下滑，小车停下后，记录小车在毛巾上滑动的距离s1；
(4)撤去毛巾，将棉布铺在木板上，将小车置于斜面顶端同一位置，使小车向下滑，小车停下后，记录小车在棉布上滑动的距离s2；
(5)撤去棉布，将小车置于斜面顶端同一位置，使小车向下滑，小车停下后，记录小车在木板上滑动的距离s3。
数据与分析：
表面种类 阻力大小 水平面上运动距离
毛巾 最大 近
棉布 较大 较远
木板 小 最远
平面越光滑，物体运动的距离越远，速度减小得越慢，所受阻力越小；平面越粗糙，物体运动的距离越近，速度减小得越快，所受阻力越大。由此可以推理：运动的物体如果不受外力作用，它将永远匀速直线运动下去。
实验结论 运动不需要力来维持。
实验方法 控制变量法、科学推理法。
注意事项 (1)实验中相同的条件是：让小车从同一斜面、同一高度由静止开始滑下；
(2)不同的条件是：平面上三种表面的粗糙程度不同；
(3)让小车从斜面的同一高度滑下是为保证小车到达水平面有相同的初速度；
(4)三种表面的粗糙程度不同是为了使小车在平面上运动时受到的阻力不同。
例1 小亮在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中，分别让小车从斜面滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，如图所示。
[设计与进行实验]
(1)三次实验过程中，让小车必须从斜面________(选填“相同”或“不同”)高度由静止释放，其目的是______________________________________________________，这是利用小车下滑过程中重力势能转化为________来实现的，此处采用的实验方法是________法。
(2)本实验中的“阻力”指的是小车受到的________，实验中是通过改变________来改变小车所受阻力大小的；让小车从斜面上滑下后沿水平面运动，是为了使小车在竖直方向上受到的________力和________力相平衡，其作用效果相互抵消，相当于小车只受到水平方向上的摩擦力作用。
(3)实验中是通过________反映阻力对小车运动的影响，小车在水平面上运动速度减小是因为受到________________(选填“平衡力”或“非平衡力”)的作用。
[分析论证]
(4)根据实验现象可知：水平面越光滑，小车受到的阻力越________(选填“大”或“小”)，速度减小得越________(选填“快”或“慢”)，在水平面上运动的距离越________(选填“远”或“近”)。由此联想到雨雪天驾驶汽车应该________(选填“增大”或“减小”)与前车之间的距离。
(5)如果水平面绝对光滑，小车受到的阻力为零，它将做________运动。通过实验探究后，对牛顿第一定律的知识有更深一层的理解：物体的运动________(选填“需要”或“不需要”)力来维持。
[拓展设问]
(6)从能量转化的角度看，小车在水平面上克服阻力所做的功________(选填“在毛巾上最多”“在棉布上最多”“在木板上最多”或“三次一样多”)。
(7)若实验中小车仅在木板上滑行时滑出了右端，________(选填“需要”或“不需要”)重做本实验以获取可靠的证据。
(8)让同一小车从斜面上不同高度处由静止滑下观察小车在毛巾表面滑行距离可以探究小车的重力势能与________的关系。
(9)小亮思考了一个问题：当用细线悬挂在房梁上的来回摆动的小球摆动到最高点时，如果小球受到的力全部消失，小球将会处于怎样的运动状态呢？他做出了以下猜想，你认为其中正确的是______(填字母)。(图中的黑点表示小球)
(10)小亮又探究了以下问题：
为了研究这一问题，三百多年前，意大利学者伽利略设计了一个理想实验(如图所示)，把经验事实与抽象思维结合在一起推测。下列说法中有一个是经验事实，其余是推论：
①减小另一个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍能达到原来的高度。
②将两个斜面对接，让静止小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。
③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。
④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做持续的匀速直线运动。
将上述理想实验的设想步骤按正确的顺序排列________，其中________是经验事实，________是推论(只写序号即可)。
答案 (1)相同 使小车到达水平面的速度相等 动能 控制变量 (2)摩擦力 接触面的粗糙程度 重 支持 (3)小车在水平面运动的距离 非平衡力 (4)小 慢 远 增大 (5)匀速直线 不需要 (6)三次一样多 (7)不需要 (8)高度 (9)A (10)②③①④ ② ①③④
实验二 探究二力平衡的条件
实验图解
实验器材 小车、细绳、砝码、滑轮、桌子、托盘等。
设计实验：如图所示，小车被放在光滑的水平桌面上时，在水平方向上只受到两个力F1和F2。实验时，我们从力的三要素，即力的大小、方向、作用点三方面去探究，力F1与F2在满足什么关系时，小车可以保持平衡。
实验过程 (1)将细绳分别系于小车的1、2两个挂钩上且保持两绳共线(如图甲所示)，在两个托盘中放入砝码(如图乙所示)，观察小车的运动情况；
(2)如图丙所示，把细绳分别系于小车的3、4两个挂钩上，在两个托盘中各放一个质量相等的砝码后，观察到小车的运动情况；
(3)如图丁所示，把两托盘上的细绳都系于一个挂钩上，两盘中的砝码质量相等，观察小车的运动情况。
数据与分析：(1)实验数据
小车两边受力大小 小车两端受力方向 小车受力是否在同一条直线上 小车是否平衡
不相等 相反 是 否
相等 相反 是 是
相等 相反 否 否
相等 相同 是 否
(2)分析论证：当小车受到的两个力大小相等、方向相反、在同一条直线上时，小车就处于平衡状态，而当不满足其中任何一个条件时，小车都不会平衡。
实验结论 作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。二力平衡的条件可简记为同体、等大、反向、共线。
例2 如图甲是小悦“探究二力平衡的条件”时的情景。
[设计与进行实验]
(1)实验时应选择较________(选填“光滑”或“粗糙”)的桌面，选择小车作为研究对象而不选择木块的原因是_____________________________________________________________。
(2)实验中通过调整________来改变拉力的大小，装置中定滑轮的作用是_______________________________________________________________________________。
(3)为了方便判断，实验中应使小车处于________状态作为平衡状态。
[分析论证]
(4)小悦不断改变左右两盘中砝码的个数，发现两盘中砝码质量相等时小车静止，这说明二力平衡的一个条件是________________________________________________________。
(5)将小车扭转一定角度，松手后发现小车转动后又恢复原状，这样操作为了探究________________________________________________________________________。
(6)小悦把两个托盘放在同一侧，保持两托盘里砝码质量相等，放手后小车向挂有托盘的方向开始运动。这说明二力平衡时，两个力必须________。
(7)为了验证相互平衡的两个力是作用在同一物体上的，小悦用图乙所示的装置代替图甲中的装置。两端加质量________的钩码时，小卡片保持静止，接下来的操作是________，观察小卡片的运动状态。同学们发现该装置也可以完成前面的其他探究，效果比甲图还要好，主要原因是________________________________________________________________________。
A．减小了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
[拓展设问]
(8)小悦若在安装图乙所示的装置时将两个滑轮未安装在同一高度，你认为______(选填“能”或“不能”)进行实验。
(9)小华在实验时发现当左盘放入3 N的砝码，右盘放入2 N的砝码时小车也处于静止状态，此时小车受到的________(选填“是”或“不是”)平衡力，产生这一现象可能是小车受到________力的影响，这个力的大小是________ N，方向水平向________(选填“左”或“右”)。
(10)完成探究二力平衡的条件实验后，小明提出了一个猜想：只受一个力作用的物体也能保持平衡状态。为了验证猜想，他将一小球用一根细线悬挂起来，剪断细线后小球下落，如图丙所示。由实验可知，小明的猜想是________(填“正确”或“错误”)的。
答案 (1)光滑 减小摩擦力造成的影响 (2)托盘中砝码的质量 改变力的方向 (3)静止 (4)两个力的大小相等 (5)平衡的两个力是否作用在同一条直线上 (6)方向相反 (7)相等 用剪刀将小卡片从中间剪开 A (8)能 (9)是 摩擦 1 右 (10)错误
实验三 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
实验图解
实验器材 一个木块、两块粗糙程度不同的长木板、一个弹簧测力计、砝码若干。
实验步骤 (1)用弹簧测力计匀速拉动木块，使它在较光滑的水平长木板上匀速滑动，记下弹簧测力计的示数，即为此种情况下的滑动摩擦力的大小，如图甲所示；
(2)在木块上放上砝码，从而改变木块对长木板的压力，测出此种情况下的滑动摩擦力的大小，如图乙所示；
(3)换用材料相同但表面粗糙的长木板，保持木块上的砝码不变，测出此种情况下的滑动摩擦力大小，如图丙所示。
数据与分析：(1)实验数据：
实验序号 实验条件 摩擦力f/N
压力情况 接触面情况
1 木块 较光滑的长木板表面 1.8
2 木块和砝码 较光滑的长木板表面 4.2
3 木块和砝码 较粗糙的长木板表面 5.4
(2)分析论证：
由1、2两次实验可知，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，即滑动摩擦力的大小不同。压力越大，滑动摩擦力越大。由2、3两次实验可知，压力大小相同，接触面的粗糙程度不同，弹簧测力计的示数不同，即滑动摩擦力的大小不同。接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
实验结论 滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
思维点拨 实验中需要特别注意，只有在水平桌面上匀速拉动物体时，滑动摩擦力f才等于弹簧测力计的拉力F；影响滑动摩擦力大小的是接触面受到的压力，不是接触面上物体的重力。
例3 小明在做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验时，利用一套器材依次完成如图所示的实验，其中甲、乙图中长木板正面朝上，丙图中长木板反面朝上，长木板的反面比正面粗糙。
[设计与进行实验]
(1)在测量滑动摩擦力前，需要观察弹簧测力计的________和分度值，还应将弹簧测力计在________方向调零。
(2)为了准确测量滑动摩擦力，实验时应沿________方向拉动弹簧测力计，使木块做________运动，利用_______原理可知，此时弹簧测力计的示数________木块所受的滑动摩擦力的大小。
(3)小明提出如下猜想：①滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关；②滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。如果小明要验证猜想①，他应该选择________两图所示的实验来操作；如果小明要验证猜想②，他应该选择________两图所示的实验来操作。
[分析论证]
(4)甲、乙两组实验数据得到的结论是：在接触面粗糙程度相同时，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越________。
(5)分析乙、丙两组实验数据得出的结论是：压力一定时，________。
(6)接着小明利用弹簧测力计沿水平方向拉着木块以不同速度在木板上做匀速直线运动时，弹簧测力计示数相同，说明滑动摩擦力的大小与速度________(选填“有关”或“无关”)。
[拓展设问](7)小明又将木块A沿竖直方向截掉一部分，如图丁所示重复图甲实验，测得木块受到的滑动摩擦力变小，由此得出“在接触面粗糙程度相同的情况下，受力面积越小，滑动摩擦力越小”。你认为他探究过程中存在的问题是_____________，改进方法是__________。
(8)小明刚开始实验时逐渐增大水平拉力，但木块仍静止，此过程中木块所受的摩擦力________(选填“变大”“变小”或“不变”)；当木块被拉动运动得越来越快时，小明读出某一时刻弹簧测力计的示数为2 N，他认为这时摩擦力的大小为2 N，他操作中的错误是________________________________________________________________________。
(9)(创新实验)为了克服在实验过程中弹簧测力计读数不稳定的问题，小明和同学们对实验装置做了如图戊所示改进，其主要优点是__________________________________________。
(10)(生活实践)学习完摩擦力知识后，小明思考拔河比赛中如果要取得胜利，组队时应选体重________(选填“大”或“小”)的同学参加比赛，同时比赛中选用鞋底花纹较________(选填“深或“浅”)的鞋子。
(11)(创新实验)为更精确地测量木块的滑动摩擦力，同学小丽引入拉力传感器并设计了如图己的实验。她将一块长、宽、高均不同的长方体木块平放，拉动木板发现传感器示数不稳定，同时观察到实验中木块总有些摆动，获得数据如图庚。是什么引起了木块的摆动进而引起摩擦力测量值的不稳定？小丽继续实验，将同一木块侧放，重复实验，获得数据如图辛。
①实验中测量滑动摩擦力时，木板________(选填“需要”或“不需要”)匀速直线拉动；
②分析图庚，第1秒末，木块所受摩擦力为________ N；
③继续实验环节基于的假设是____________________________________________；
④小丽认为，本实验还可得出滑动摩擦力大小与接触面积有关，而小明认为不正确，并从实验中找出了说服小丽的证据______________________________________________________。
答案 (1)量程 水平 (2)水平 匀速直线 二力平衡 等于 (3)甲、乙 乙、丙 (4)大 (5)接触面越粗糙，滑动摩擦力越大 (6)无关 (7)没有控制压力不变 将截掉的部分叠放在剩余部分的上面 (8)变大 没有使木块做匀速直线运动 (9)无论如何拉动长木板，弹簧测力计的示数始终等于摩擦力的大小 (10)大 深 (11)①不需要 ②1(或1.0) ③接触面积不同会引起木块不同程度的摆动，进而引起滑动摩擦力测量值不稳定 ④比较庚、辛数据可知两次实验中滑动摩擦力大小平均值基本相同，接触面积大小影响的是滑动摩擦力的稳定性，而非滑动摩擦力大小
实验一 探究阻力对物体运动的影响
1.(2023·深圳模拟)在探究“阻力对物体运动的影响”实验中，实验装置如图所示，下列说法中错误的是( )
A．小车最终会停下来说明力是改变物体运动状态的原因
B．实验中要控制小车每次到达斜面底端时速度相同
C．小车在毛巾、棉布、木板表面运动时机械能守恒
D．小车在毛巾表面运动时阻力做功的功率最大
答案 C
解析 车最终会停下来是受到了摩擦阻力的作用，这说明力是改变物体运动状态的原因，故A正确；实验中应使小车到达水平面时的速度相等，因此每次实验时，应使小车从同一高度由静止开始滑下，故B正确；因小车到达水平面时初速度相同，小车的动能相同，最终速度为0，小车的动能全部转化为内能，大小等于克服阻力做的功，故小车在毛巾、棉布、木板表面上机械能是不守恒的，故C错误；在木板表面滑行时间长，在毛巾表面滑行时间短，根据P＝知，动能相同，克服摩擦力做功相同，在木板表面功率小，在毛巾表面功率大，故D正确。
2．(2023·深圳福田区模拟)“探究阻力对物体运动的影响”时，用到了斜面，让小车从斜面顶端由静止滑下，比较在不同表面上滑行的距离(如表)，小车在三个表面上克服摩擦力做功________(选填“相等”或“不相等”)。
表面 毛巾 棉布 木板
摩擦力 最大 较大 最小
小车运动距离 最近 较远 最远
答案 相等
解析 让小车从斜面顶端由静止滑下，下滑到水平面时的速度相同，在不同的材料表面上运动时，最终停下来后，动能全部转化为内能，克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能，所以，在三个表面克服摩擦力做功相等。
3.(2023·佛山模拟)如图，在探究阻力对物体运动的影响实验中：
(1)分别选用毛巾、棉布和木板进行实验，目的是改变____________________。用毛巾做实验时，若忽略毛巾厚度，应将毛巾平整地铺在________(选填“AB”“BC”或“AC”)段。
(2)每次实验都要让同一小车从斜面上的________由静止开始下滑，需要记录的物理量是小车受到阻力大小和________________________。
(3)根据实验现象可以得出结论：__________________________________________。
在此基础上，经过科学推理可得到牛顿第一定律，由此可知，物体运动________(选填“需要”或“不需要”)力来维持。
答案 (1)小车受到的阻力大小 BC (2)同一高度 通过的距离长短 (3)小车运动时受到的阻力越小，小车通过的距离越远 不需要
解析 (1)毛巾、棉布和木板表面的粗糙程度不同，分别选用毛巾、棉布和木板进行实验，目的是改变小车受到的阻力大小。根据控制变量法，要控制小车下滑到水平面的速度相同，只改变小车在水平面上运动时受到的阻力大小，故用毛巾做实验时，应将毛巾平整地铺在BC段。
(2)根据控制变量法，要控制小车下滑到水平面的速度相同，每次实验都要让同一小车从斜面上的同一高度由静止开始下滑，需要记录的物理量是小车受到阻力大小和通过的距离长短。
(3)根据实验现象可知，小车在木板上通过的距离最长，可以得出结论：小车运动时受到的阻力越小，小车通过的距离越远。
在此基础上推理可知，如果小车运动过程中不受力的作用，小车通过的距离无限远，即小车做匀速直线运动，由此可知，物体运动不需要力来维持。
实验二 探究二力平衡的条件
4.(创新实验)如图，在探究二力平衡条件的实验中，下列说法正确的是( )
A．实验时，要选择和钩码重力相近的卡片
B．可以通过改变钩码数量来改变绳中拉力大小
C．卡片所受拉力就是钩码的重力
D．为了探究“平衡力是否在同一直线”这一条件，应该将卡片竖直向下拉动一段距离
答案 B
解析 实验中选择小卡片，小卡片的重力很小，可以忽略小卡片的重力，选择的钩码质量要尽量大，故A错误；小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码通过绳子对小卡片施加了两个向相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大，实验中通过调整钩码个数来改变拉力大小，故B正确，C错误；“将小卡片向下拉”，虽然两个力不在同一条直线上，但没有控制两个力的方向相反，故D错误。
5.(教材素材)利用如图所示的装置探究二力平衡的条件。下列说法正确的是( )
A．小车应放在粗糙的水平桌面上
B．实验装置中使用定滑轮是为了省力
C．小车处于平衡状态时，左、右托盘里的砝码质量一定不相等
D．将小车扭转一个角度后释放，是为了探究二力平衡的两个力是否作用在同一条直线上
答案 D
解析 “探究二力平衡条件”这个实验很重要的一点就是尽量减小受到的摩擦力对实验的影响，所以水平面越光滑越好，故A错误；本实验中使用定滑轮是为了改变力的方向，不是为了省力，故B错误；当桌面上的小车处于静止状态，此时小车受到平衡力的作用，即小车受到两侧的拉力相等，由此可知左、右两盘中的砝码质量相等，故C错误；将小车扭转一个角度，两个力不在同一条直线上，二力不平衡，故松手后，小车将转动，不能保持平衡，设计此实验的目的是为了探究二力平衡的两个力是否作用在同一条直线上，故D正确。
6.(科学思维)在探究“二力平衡的条件”实验中，小聪同学采用的实验装置如图甲所示，小明同学采用的实验装置如图乙所示。
(1)老师指出图乙的装置更科学，原因是选用小车，可以减小________对实验结果的影响。
(2)实验中判断小车是否受平衡力作用的依据是小车能否保持________(选填“静止”或“匀速直线运动”)状态。
(3)左右两盘放质量相等的砝码，小车保持静止。左盘中再添加一个砝码，小车将运动，说明彼此平衡的两个力大小________。
(4)小车处于静止后，保持F1与F2的大小不变，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，小车将转动，说明彼此平衡的两个力必须在________________上。
答案 (1)摩擦力 (2)静止 (3)相等 (4)同一条直线
解析 (1)小明同学采用的实验装置如图乙，选用了小车，这样可以尽量减小摩擦力对实验的影响。
(2)实验中通过观察小车能否静止，确定其是否处于平衡状态。
(3)实验时，左右两盘放质量相等的砝码，小车保持静止，在左盘中再添加一个砝码，小车将运动，发现小车无法保持静止状态，这表明平衡的两个力需要大小相等。
(4)把小车转过一个角度，然后松手，观察到小车转动，最后恢复到静止状态，说明小车在水平方向上受到的两个力在同一条直线上时才能平衡。
实验三 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
7．(2023·辽宁改编)小智发现妈妈购买的防滑地垫的A面比B面更粗糙，为了比较A、B两个面的防滑性，小智利用商家赠送的小块地垫样品和弹簧测力计进行了下列探究：
(1)小智发现完成甲、乙两次实验测得的滑动摩擦力都很小，比较不出A、B两个面的防滑性，于是又找来一个铁块，在原水平地面上进行了如图丙所示的实验。通过比较甲、丙两次实验，发现当接触面粗糙程度相同时，________越大，滑动摩擦力越________。
(2)为了完成探究，保持其他条件不变，在丙图实验的基础上小智只将________________，测出滑动摩擦力的大小为2.2 N，通过与丙图实验测得的滑动摩擦力相比，选择地垫________(选填“A”或“B”)面铺在地面上，能更有效地防止地垫在地面上滑动。
答案 (1)压力 大 (2)A、B两个面对调 A
解析 (1)比较甲、丙两次实验，得出结论：接触面粗糙程度相同时，丙中压力大，弹簧测力计示数也大，即压力越大，滑动摩擦力越大。
(2)探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，要控制压力大小相同，故将A、B两个面对调，可探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，地垫A面铺在地上时，弹簧测力计的示数大，能更有效地防止地垫在地面上滑动。
8.(2021·广东)小明在做“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验，如图所示。
(1)根据________条件，当弹簧测力计沿水平方向拉着木块做________运动时，木块所受滑动摩擦力的大小等于拉力的大小，如图甲所示。
(2)小明在图甲实验中发现较难保持木块匀速运动，弹簧测力计示数不稳定。于是，他与同学们一起改进实验，如图乙所示，固定弹簧测力计，通过拉动长木板进行实验，实验记录如表，则木块所受的滑动摩擦力大小为________ N。
实验次数 长木板运动情况 弹簧测力计示数/N
1 匀速 2.0
2 由慢到快 2.0
3 由快到慢 2.0
(3)写出用图乙装置的一条优点：___________________________________________________。
答案 (1)二力平衡 匀速直线 (2)2.0 (3)长木板不必进行匀速直线运动，摩擦力等于弹簧测力计示数，并且弹簧测力计处于静止状态，容易读数
解析 (1)实验中，应在水平方向拉着木块做匀速直线运动，木块在水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡，滑动摩擦力大小等于拉力大小，即等于弹簧测力计示数。
(2)固定弹簧测力计，通过拉动长木板进行实验，木块相对于地面保持静止状态，木块在水平方向上受力平衡，受到的滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数，弹簧测力计示数为2.0 N，则滑动摩擦力为2.0 N。
(3)与直接用弹簧测力计拉动木块测量摩擦力相比，拉动木板进行实验具有容易操作的优点：长木板不必进行匀速直线运动，摩擦力总等于拉力，并且弹簧测力计处于静止状态，便于读数。
9．(创新实验)(2023·广州越秀区模拟)为了探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”，小柯设计了如图甲所示的实验装置。小柯用水平向左的力F拉动平板小车1，铁块A静止，在4秒钟内观察拉力传感器的示数变化，并绘制了如图乙所示的图象。
(1)请你在图丙方框内画出t＝0.5 s时，铁块A的受力示意图。
(2)当平板小车1开始运动时，铁块受到的摩擦力为________ N。
(3)接着，小柯用电动机水平向左拉动上表面比平板小车1光滑的平板小车2，铁块A保持静止，如图丁，并用弹簧测力计竖直向上拉铁块，读出弹簧测力计和拉力传感器的示数并记录在表格中(拉线足够长)。
实验次数 铁块重力/N 弹簧测力计示数/N 拉力传感器示数/N
1 4 0 1.6
2 4 0.5 1.4
3 4 1.0 1.2
表格中第1次实验中拉力传感器的示数比图乙中1～4 s时的示数小，由此我们可知滑动摩擦力的大小与________________有关；通过分析表中数据，我们可以知道滑动摩擦力的大小还与________________有关。
(4)小刚认为：该实验中小车与水平桌面之间要尽量减小粗糙程度，否则会使拉力传感器的读数偏大，你认为他的说法是否合理，为什么？_________________________________________。
答案 (1)如图 (2)2.0 (3)接触面粗糙程度 压力大小 (4)不合理 拉力传感器示数始终等于平板小车对铁块的摩擦力(大小决定于铁块对小车的压力和接触面的粗糙程度)，与小车和水平桌面之间的摩擦力无关，故该实验中小车与水平桌面之间要尽量减小粗糙程度，否则会使拉力传感器的读数偏大，这一说法不合理
解析 (1)t＝0.5 s时，铁块A相对地面处于静止状态，受到拉力传感器的拉力与受到平板小车施加的摩擦力为一对平衡力，大小相等，方向相反(0～1秒，拉力传感器示数变大，受到摩擦力也变大)，因拉力传感器的拉力方向为水平向右，故铁块A受到的摩擦力方向水平向左；在竖直方向A还受到竖直向下的重力及竖直向上的支持力的作用，t＝0.5 s时，铁块A的受力示意图见答案图。
(2)当平板小车1开始运动时，铁块A相对地面处于静止状态，铁块受到的摩擦力等于拉力大小，根据题图乙可知，此时拉力为2.0 N，铁块受到的摩擦力为2.0 N。
(3)已知平板小车2的接触面比平板小车1光滑，而表格中第1次实验中拉力传感器示数比题图乙中1～4 s时小，即铁块受到的滑动摩擦力较小，故得出：压力相同时，滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关；通过分析表格数据，对铁块而言，弹簧测力计的示数越大，铁块受到竖直向上的拉力越大，铁块对于小车的压力越小，拉力传感器的示数也变得越小，故可得出结论：在接触面粗糙程度相同时，压力越小，滑动摩擦力越小，由此可知滑动摩擦力的大小还与压力大小有关。
(4)拉力传感器示数始终等于平板小车对铁块的摩擦力(大小决定于铁块对小车的压力和接触面的粗糙程度)，与小车和水平桌面之间的摩擦力无关，故该实验中小车与水平桌面之间要尽量减小粗糙程度，否则会使拉力传感器的读数偏大，这一说法不合理。
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