实验分点练 探究:滑动摩擦力大小与哪些因素有关
点对点 1 猜想与假设
1.如图甲、乙所示为小华两双质量相等,但鞋底粗糙程度不同的鞋子.小华发现,在地面上行走时,穿乙鞋子比穿甲鞋子更容易打滑.据此,可提出合理的猜想:滑动摩擦力的大小可能与 有关.
点对点2 控制变量法的应用
2.小丽用如图所示的装置做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验.若她要验证滑动摩擦力大小与接触面所受压力大小的关系,需比较 两图实验;通过比较甲、丙两图实验,可初步得出的实验结论是: 一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力 .
3.小红用图甲所示装置做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验.
(1)小红猜想“接触面的面积越大,滑动摩擦力越大”,并用图甲、乙实验进行了验证,请指出该操作存在的问题:
(2)小红在“探究滑动摩擦力大小与物体运动快慢是否有关”时,在图甲中用弹簧测力计水平匀速拉动木块在木板上进行了三次实验,实验数据如下表所示.分析表中的数据,可以初步得出结论:
实验序号 木块运动快慢 弹簧测力计示数/N
1 较快 1.8
2 较慢 1.8
3 慢 1.8
4.小红用图甲所示装置进行“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验.用弹簧测力计拉着铁块分别在长木板A、B上水平匀速直线运动,通过改变铁块质量进行多次实验,根据所测数据绘制了滑动摩擦力随压力变化的图像,如图乙所示.由图像得出结论:在接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越 ,且长木板 (选填“A”或“B”)的表面更粗糙.
5.摩擦与我们的生活息息相关,于是实验小组的同学们想探究滑动摩擦力大小与压力大小以及接触面的粗糙程度的关系,展开了以下实验.
(1)实验之前要先观察弹簧测力计的测量范围和 并调零.
(2)如图所示为小明的实验操作,小明比较甲、乙两次实验现象,是为了验证滑动摩擦力大小与 的关系;整个实验过程中木块 (选填“必须”或“不必”)做匀速直线运动.
(3)比较甲、丙两次实验现象,丙实验中弹簧测力计的示数更大,则可初步得出结论:当压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越 (选填“大”或“小”).
(4)以下事例中,用甲、乙两次实验所得结论来改变摩擦的是 (填字母).
A.用力捏车闸,车容易停下来
B.体操运动员上器械前,手上涂防滑粉
C.冰壶运动中,刷冰可以改变冰壶所受的摩擦力
6.(中考新考法·器材生活化)小明利用家里的器材进行“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”实验,他找来了两本厚度相同但封面粗糙程度不同的书、若干根相同的橡皮筋设计了如图所示实验,实验中用橡皮筋拉着书做匀速直线运动.
(1)实验通过比较 来判断书所受摩擦力的大小.
(2)比较实验甲、乙可知,压力越大时,滑动摩擦力 ;比较实验乙、丙可知,滑动摩擦力与 有关.
(3)小明还想探究滑动摩擦力与接触面的面积大小是否有关,于是在图乙实验的基础上设计了如图丁所示的实验,比较实验
乙、丁无法得出正确结论,原因是 ;请你在图甲基础上设计一条可行方案:
7.实验小组做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”实验时,所用装置如图甲所示.
(1)拉动木块前,应将弹簧测力计沿 方向放置,然后进行调零.实验时,某次水平拉动木块做匀速直线运动,弹簧测力计的示数如图甲所示,则木块所受滑动摩擦力的大小为 N.
(2)利用图甲装置进行相关实验后,在木块上叠放另一个木块进行实验,分析叠放木块与不叠放木块两种情况对应的数据,是为了验证滑动摩擦力大小与 的关系,多次实验记录的数据如下表,据此初步得出的结论是:
实验序号 1 2 3
压力大小/N 4 6 8
摩擦力/N 1.2 1.8 2.4
(3)(中考新考法·数字化实验)老师带领实验小组利用传送带和力传感器探究滑动摩擦力大小与速度的关系.
①如图乙所示,通过驱动装置带动传送带运动,木块保持不动,其中力传感器可以代替 精确显示拉力的大小;
②如图丙所示为不同速度下木块所受滑动摩擦力的大小与时间的关系图,则滑动摩擦力的大小与物体运动速度 (选填“有关”或“无关”),理由是:
1.接触面的粗糙程度 【解析】如题图所示,甲鞋子鞋底的花纹比乙鞋子鞋底的花纹深,因此穿甲鞋子时,接触面的粗糙程度大,穿乙鞋子更容易打滑,据此可提出合理猜想:滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关.
2.甲、乙压力大小 越大 【解析】要验证滑动摩擦力与接触面所受压力大小的关系,控制不变的因素是接触面的粗糙程度,需要改变的因素是压力大小,所以应按照甲、乙两图进行对比实验;甲、丙两图实验中,压力相同,接触面粗糙程度不同,且丙图中接触面更粗糙,丙图中弹簧测力计示数更大,可初步得出的实验结论为:压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大.
3.(1)没有控制压力大小相同 (2)滑动摩擦力大小与物体运动快慢无关
【解析】(1)探究滑动摩擦力大小与接触面面积的关系时,要控制压力大小和接触面的粗糙程度相同,将木块切去二分之一,压力变小了,因此存在的问题是:没有控制压力大小相同;(2)由表中数据可知,当木块运动快慢不同时,木块所受滑动摩擦力大小保持不变,故可以初步得出的结论是:压力大小和接触面粗糙程度一定时,物体所受滑动摩擦力与物体运动快慢无关.
4.大B 【解析】由滑动摩擦力f与对应压力 F压关系的图像可知,摩擦力随压力的增大而增大,所以铁块对长木板的压力越大,铁块所受的滑动摩擦力也就越大;由图像可知,在压力相同时,长木板B的摩擦力大于长木板A 的摩擦力,所以长木板B的表面更粗糙.
5. (1)分度值 (2)压力大小 必须 (3)大 (4)A【解析】(1)使用弹簧测力计前,需要观察其测量范围和分度值并调零;(2)甲、乙两次实验进行对比,接触面的粗糙程度保持不变,只改变压力大小,是验证滑动摩擦力大小与压力大小的关系;实验过程中木块做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数反映了滑动摩擦力的大小;(3)丙实验中弹簧
测力计的示数更大,说明木块在粗糙木板表面受到的滑动摩擦力更大,甲、丙两次实验中压力大小相等,而粗糙木板比木板接触面更粗糙,故当压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;(4)由甲、乙两次实验可得出结论:接触面的粗糙程度相同时,压力越大,物体所受滑动摩擦力越大.用力捏车闸,车容易停下来,是通过增大压力来增大滑动摩擦力的;体操运动员上器械前,手上涂防滑粉,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;冰壶运动中,刷冰是通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力.故选 A.
6.(1)橡皮筋的拉伸长度 (2)越大 接触面的粗糙程度 (3)两本书封面的粗糙程度不同 将 A 书翻开平放,使封面与水平面接触,用橡皮筋水平拉动书做匀速直线运动,与实验甲进行比较(合理即可)
【解析】(1)橡皮筋在弹性限度内,受到的拉力越大,伸长量越大,故该实验是通过比较橡皮筋的拉伸长度来判断书所受摩擦力大小,这里采用了转换法;(2)比较实验甲、乙可知,图乙中,在A书上叠放了B 书,此时对地面的压力增大,橡皮筋拉伸的长度更大,故可得接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;比较实验乙、丙可知,将A、B位置互换,此时对地面的压力大小不变,接触面的粗糙程度改变,橡皮筋拉伸的长度变小,可得滑动摩擦力与接触面的粗糙程度有关;(3)探究滑动摩擦力与接触面的面积大小是否有关,应控制接触面的粗糙程度、压力大小相同,将A、B均平放在地面时,A、B与地面间的粗糙程度不同,故无法比较乙、丁得出正确结论;可在实验甲的基础上,将A书翻开平放,封面与水平面接触,并用橡皮筋水平匀速拉动书本,与实验甲进行比较.
7.(1)水平 0.6(2)压力大小 接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大 (3)①弹簧测力计 ②无关 当速度变化时,滑动摩擦力的大小不变
【解析】(1)实验时是沿水平方向拉动木块,故调零也应在水平方向,以免弹簧测力计的重力影响实验;木块匀速直线运动时,木块所受滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数,即f=F=0.6N;(2)其他条件保持不变,叠放木块以改变压力的大小,所以验证的猜想是滑动摩擦力的大小与压力大小的关系;由题可知,每次实验保持接触面的粗糙程度不变,且根据表格中的数据可看出,每次实验木块对木板的压力大小不同,且木块对木板的压力越大,木块受到的滑动摩擦力越大,所以可初步得出结论:接触面的粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大;(3)①如题图乙所示,通过驱动装置带动传送带运动,稳定时木块相对地面保持不动,其中力传感器可以代替弹簧测力计精确显示拉力的大小;②由题图丙可知,不同速度下滑动摩擦力大小相同,所以可以说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度无关;理由是当速度变化时,滑动摩擦力的大小不变.