7.6学生实验:探究——摩擦力的大小与什么有关
达标作业(解析版)
1.在图所描述的情景中,为了增大摩擦的是( )
A.自行车轴承里安放滚珠 B.足球守门员戴着手套
C.滑板车底部安装轮子 D.在拉链上涂上一些蜡
2.如图所示自行车的各个部分中,减小了有害摩擦的是
A.车胎 B.车把
C.车轴 D.脚踏板面
3.如图所示,在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中。
(1)用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板做_____运动,测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
(2)换用材料相同但表面粗糙程度不同的长木板,保持木块上的砝码不变,测出此种情况下的滑动摩擦力,分析如图所示表格中的实验数据,得出的结论是_____。
接触面的粗糙程度
压力/N
滑动摩擦力/N
平滑
6
1.2
较平滑
6
2
粗糙
6
2.5
(3)保持木块和木板不变,改变放在木块上的砝码数量,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,某组同学忘记记录木块的重力,只记录了钩码的重力G和对应的滑动摩擦力f,得出如图乙所示的图象,请你帮他们计算出木块的重力为_____N。
4.小明利用如图所示的装置探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关。长木板的右端固定着一个滑轮,细线绕过滑轮后两端分别与木块和弹簧测力相连,弹簧测力计的读数即为细线对木块的拉力大小。实验过程中与弹簧测力计相连的细线部分竖直,与木块相连的细线部分水平。
(1)为了使弹簧测力计的读数等于木块受到的滑动摩擦力,实验中应向上拉动测力计使木块做_____(选填“匀速”、“加速”或者“减速”)运动;
(2)在某次探究过程中,小明按照正确的方法用测力计拉动一个木块,分别记录了用较小的速度拉动测力计时测力计的示数F1和用较大的速度拉动测力计时测力计的示数F2;
①比较F1跟F2的大小关系,应有F1_____F2(选填“大于”、“等于”或“小于”);
②小明本次探究的问题是_____;
(3)在某次探究过程中,小明先是用正确的方法测出了一个木块受到的滑动摩擦力F1,然后换成另一个质量更大的木块重做实验,测出了这个木块受到的滑动摩擦力F2,结果发现F1>F2,于是小明认为物体间的压力越大,物体受到的滑动摩擦力反而越小;
①小明的观点是_____(选填“正确”或“错误”)的。(如果你选择“正确”请忽略下面的问题,如果你选择“错误”则需回答下面的问题);
②如果小明的观点是错误的,请你分析小明在实验中可能出现的问题是_____。
5.在“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中,小明同学提出了三个猜想:
猜想A:摩擦力的大小与压力的大小有关。
猜想B:摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
猜想C:摩擦力的大小与物体运动的速度有关。
为了验证这三个猜想,小明同学设计了如图所示的实验:
(1)在实验中,为了使摩擦力大小等于测力计示数,小明应该用测力计水平方向拉着物体做_____运动;
(2)由图_____和图_____两个实验可知,摩擦力的大小与压力的大小有关;
(3)由图甲和图丙两个实验可知,摩擦力的大小与_____有关;
(4)为了验证猜想C是否正确,小明同学用图甲装置进行了三次实验,实验记录如下:
实验次数
木块运动速度(m/s)
测力计示数(N)
1
0.05
0.6
2
0.10
0.6
3
0.15
0.6
由实验记录可知,猜想C是_____(选填“正确”或“错误”)的;
(5)小明同学本实验应用的科学研究方法在初中物理实验中经常用到,请举一例(写出实验名称)_____。
6.为了研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关,小明同学在老师的指导下做了一系列实验。以下是部分实验步骤(实验过程中保持长木板水平且固定、不计弹簧测力计的重力)。
第1次:把木块平放在长木板上,用弹簧测力计水平拉木块,使木块做匀速直线运动(如图),读出弹簧测力计的示数,并记入下表中;
第2次:把木块侧放在长木板上,用同样的方法拉木块(如图),记下相应的示数;
第3次:把两块相同木块叠在一起平放在长木板上,再用同样的方法拉木块(如图),记下相应的示数。
(1)若已知每个木块的质量为2kg,请你帮助小明填全表格内的数据。
实验次数
木块对木板的压力/N
弹簧测力计的示数/N
滑动摩擦力/N
1
______
4.0
_________
2
_________-
4.0
__________
3
___________
8.0
__________
(2)比较_______两次实验数据,可以发现滑动摩擦力的大小与接触面积无关。
(3)比较第1、3两次实验数据,可以初步得出的结论是:_______。
(4)小华所在实验小组设计了如上图所示实验方案:将木板放在水平实验桌面上,用线通过弹簧测力计水平地拉住木块,沿木板方向水平拉木板,使木板在木块下面滑动。
小明看了小华的实验后,认为她的方案优于自己的设计方案。你认为
① 从实验操作方面考虑,小华实验方案的好处有______。
② 从实验误差方面考虑,小华实验方案的好处有_____。
7.在“探究滑动摩擦力的大小与什么有关”实验中,
(1)如图,将长方体木块置于水平木板上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,滑动摩擦力大小?______(填“大于”“小于”或“等于”)弹簧测力计示数。
(2)实验记录的数据如下表:
序号
木块放置情况
接触面
压力F/N
弹簧测力计示数/N
1
平放
木板
4
1.2
2
平放
木板
6
1.8
3
平放
木板
8
2.4
4
侧放
木板
8
2.4
5
平放
木板上铺棉布
6
2.6
6
平放
木板上铺毛巾
6
3.2
①分析2、5、6三组实验数据,可得到相关结论,下列实例与结论相符的是______。(填字母代号)
A.用力压黑板擦擦去黑板上的粉笔字?? B.汽车轮胎上有凹凸不平的花纹
②分析______(填序号)两组数据可得:滑动摩擦力大小跟接触面的面积无关。
③分析1、2、3三组实验数据,可以写出滑动摩擦力f与压力F的关系式为:f=______。
8.在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验时,小明用完全相同的木块分别做了如图所示的甲、乙、丙三个实验。
(l)将木块放在水平木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动,使木块做______运动,此时木块受到的滑动摩擦力大小______(选填“大于”“小于”或“等于”)弹簧测力计的示数。
(2)甲、乙两个实验说明滑动摩擦力的大小与______有关;______两个实验说明了滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关。
(3)小明认为滑动摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关,于是他在上述实验的基础上,将木块沿竖直方向切成两部分继续进行实验,将测得的数据记录在表格中,由表中数据验证了自己的猜想,这种做法是______(选填“正确”或“错误”),理由是____________。
次数
木块大小
接触面积S/cm2
摩擦力f/N
1
整块
150
1.5
2
三分之二块
100
1.0
3
三分之一块
50
0.6
9.某班级同学为了帮助体委解决参加学校拔河比赛的组队问题,做了如图 所示的“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验:
(1)分析总结:实验现象表明在拔河比赛中可以通过增大______和增大______来增大人与地面的摩擦力,使班级赢得比赛。
(2)科学决策:组队时在班级选体重______(选填“重”或“轻”)的同学参加比赛,同时在比赛时穿图中的______(选填“甲”“乙”或“丙”)种鞋。
10.小云在探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关时,提出了以下猜想。
猜想一:滑动摩擦力的大小与压力大小有关;
猜想二:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
猜想三:滑动摩擦力的大小与物体的面积有关。
据此她设计了下面的实验验证上述猜想。如图所示,A、B是材料和各面粗糙程度均相同,但体积大小不同的长方体。
(1)她用弹簧测力计拉动物体A,应使物体A沿水平方向做___________直线运动;根据_____的知识可知此时物体A所受摩擦力大小等于弹簧测力计示数。
(2)由图甲、乙可知,小云验证的是猜想___________。(选填“一”、“二”或“三”)
(3)实验中小云发现,提升弹簧测力计时很难保持匀速,弹簧测力计示数始终不稳定,为了能得到相对准确的数据,你有什么改进意见吗_______?(可以适当增加或改进器材)
11.在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关"的实验中,同学们提出了以下几种猜想:
A.与压力大小有关 B.与按触面积大小有关 C.与运动的快慢有关 D.与接触面的粗糙程度有关
提供的器材有:一面较光滑一面较粗糙的长木板、一个带钩的长方体木块和一支弹簧测力计.
(1)实验中要用弹簧测力计水平匀速拉动木块,是因为由_________知识可知,此时木块所受的滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数.
(2)下表是小暖同学设计并记录的实验数据表格:?????
实验次数
压力
长木板表面
木块放置
木块运动快慢
弹簧测力计示数/N
1
一个木块
软光滑
平放
很慢
2.2
2
一个木块
软光滑
平放
慢
2.2
3
一个木块
软光滑
平放
较快
2.2
小暖同学的实验可以验证猜想______(填猜想序号)?是错误.
(3)如果他要验证猜想D,他的操作步骤应是:a___________b. _______
参考答案
1.B
【解析】
A.自行车轴承里安放滚珠,使滑动摩擦变为滚动摩擦,使摩擦力减小,故A与题意不符;
B.足球守门员戴着手套,是在压力一定时,增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故B符合题意;
C.滑板车底部安装轮子,使滑动摩擦变为滚动摩擦,使摩擦力减小,故C与题意不符;
D.在拉链上涂上一些蜡,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力,故D与题意不符。
2.C
【解析】
ACD.自行车的轮胎、车把、脚踏板上都有凹凸不平的花纹是为了增大有益摩擦;故ACD错误;
B.自行车的轴承,用滚动摩擦代替滑动摩擦,减小有害摩擦。故B正确。
3.匀速直线; 压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大; 2。
【解析】
(1)[1]实验中,应将弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动木块,并记下弹簧测力计的示数。此时弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的摩擦力是一对平衡力。
(2)[2]换用表面粗糙程度不同的长木板,保持木块上的砝码不变,即压力相同,接触面粗糙程度不同,根据表中数据可得出结论:压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(3)[3]因为摩擦力的大小与所受的压力成正比,设小车的重力为,则由图象中的数据可得出如下等式:
,
解得:
4.匀速 等于 摩擦力大小与速度大小的关系 错误 没有控制接触面的粗糙程度不变
【解析】
(1)[1]测力计水平拉动物体时,测力计显示拉力大小,当物体进行匀速直线运动时,物体在水平方向的滑动摩擦力和拉力是一对平衡力,滑动摩擦力大小等于拉力大小。所以读出测力计的示数就是滑动摩擦力的大小;
(2)①[2]影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度,与速度大小没有关系,所以当用较小的速度拉动和用较大的速度拉动时,拉力应该相同,即F1=F2;
②[3]本次实验控制压力大小和接触面的粗糙程度都不变,只改变速度大小,是研究摩擦力大小与速度大小的关系;
(3)[4][5]要验证滑动摩擦力的大小与压力大小的关系,需要控制接触面的粗糙程度相同,实验中只改变压力的大小,没有控制接触面的粗糙程度不变,故得出“物体间的压力越大,物体受到的滑动摩擦力反而越小”的错误结论。
5.匀速直线 甲 乙 接触面的粗糙程度 错误 探究动能跟哪些因素有关
【解析】
(1)[1]因为只有木块做匀速直线运动时,摩擦力和拉力才是一对平衡力,它们的大小才会相等,因此,实验中应用弹簧测力计拉着物体做匀速直线运动;
(2)[2][3]影响滑动摩擦力的因素有压力的大小和接触面的粗糙程度,三次实验中,图甲和图乙的实验符合接触面的粗糙程度相同,压力不同的实验条件,能说明摩擦力的大小与压力的大小有关;
(3)[4]图甲和图丙的实验相比较,两次的压力相同,只是改变了接触面的粗糙程度,而拉力的大小不同,因为可说明摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
(4)[5]从表格中的数据可以看出,三次实验中木块运动的速度越来越大,而拉力的大小却始终不变,因此可证明,猜想C是错误的,即摩擦力的大小与运动的速度无关;
(5)[6]本实验中,分别探究了摩擦力与压力大小和接触面粗糙程度,以及与物体运动速度多个变量之间的关系,运用的是控制变量的方法;
控制变量法的实验:①探究电压、电流与电阻的关系;②探究动能跟哪些因素有关;③研究影响电磁铁磁性强弱的因素。
6.19.6 4.0 19.6 4.0 39.2 8.0 第1、2 在接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力的大小和正压力有关 不用匀速拉动木板 木块是静止的,方便弹簧测力计的读数,读数时能够减小误差
【解析】
(1)[1]因为每个木块的质量为2kg,所以木块对木板的压力是
[2]由于木块做匀速直线运动,它所受到的滑动摩擦力是
[3]第二次实验中,木块的数量也是一个,所以木块对木板的压力不变,还是;
[4]由于木块还是做匀速直线运动,它所受到的滑动摩擦力是不变的,还是;
[5]第三次实验,木块的数量是两个,木块对木板的压力是
[6]再用同样的方法拉木块,木块还是做匀速直线运动,它所受到的滑动摩擦力是
(2)[7]比较第1、2两次实验数据,滑动摩擦力都是4.0N,而接触面积不一样,所以可以发现滑动摩擦力的大小与接触面积无关;
(3)[8]比较第1、3两次实验数据,接触面的粗糙程度是相同的,而正压力不同,对应的滑动摩擦力也不同,所以可以初步得出的结论是在接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力的大小和正压力有关;
(4)[9]从实验操作方面考虑,小华实验方案的好处有不用匀速拉动木板,木块受到的滑动摩擦力依然不变;
[10]从实验误差方面考虑,小华实验方案的好处有木块是静止的,方便弹簧测力计的读数,读数时能够减小误差。
7.等于 B 3、4 0.3F
【解析】
第一空.用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块时,木块处于匀速直线运动状态,则木块在水平方向上受到的滑动摩擦力和测力计的拉力是一对平衡力,所以滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数;
第二空.分析序号2、5、6三组数据可知:压力相同,接触面越粗糙,弹簧测力计的示数越大,摩擦力越大;
A.用力压黑板擦擦去黑板上的粉笔字,是通过增大压力来增大摩擦力的,故A不符合题意; B.汽车轮胎上有凹凸不平的花纹,是通过增加接触面的粗糙程度来增加摩擦力的,
第三空.要探究滑动摩擦力大小跟接触面的面积无关,需要控制接触面的粗糙程度相同、压力大小相同,改变接触面的大小,所以需分析3、4两组数据;
第四空.分析1、2、3三组实验数据可知,接触面的粗糙程度相同,压力越大,弹簧测力计的示数越大,摩擦力越大,且滑动摩擦力与压力成正比,即 ,
由此可以得出:f=0.3F。
8.匀速直线 等于 压力 甲、丙 错误 没有控制压力大小相同
【解析】
(1)根据二力平衡的条件分析;
(2)影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变,根据图中现象得出结论;
(3)研究滑动摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关,要控制压力和接触面粗糙程度相同,据此分析。
(l)[1]将木块放在水平木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动,使木块做匀速直线运动;
[2]物体在水平方向上受到平衡力的作用,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)[3]甲、乙两个实验,接触面粗糙程度相同,压力不同,测力计示数不同,说明滑动摩擦力的大小与压力有关;
[4]研究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关,要控制压力大小相同,故甲、丙两个实验说明了滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关;
(3)[5]研究滑动摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关,要控制压力和接触面粗糙程度相同,将木块沿竖直方向切成两部分继续进行实验,压力大小改变了,将测得的数据记录在表格中,由表中数据验证了自己的猜想,这种做法是错误的;
[6]理由是没有控制压力大小相同。
9.接触面的粗糙程度; 压力; 重; 甲。
【解析】
(1)[1][2]实验现象说明,滑动摩擦力跟压力大小和接触面粗糙程度有关,压力越大,接触面越粗糙,摩擦力越大;所以在拔河比赛中可以通过增大接触面的粗糙程度和增大压力来增大人与地面的摩擦力,使班级贏得比赛;
(2)[3][4]根据生活经验可知,压力越大,摩擦力越大,所以组队时,在班上选体重大的同学参加比赛鞋;鞋底越粗糙摩擦力越大,所以拔河时脚要穿鞋底花纹深的鞋,故选甲。
10.匀速 二力平衡 一 见解析
【解析】
(1)[1][2]她用弹簧测力计拉动物体A,应使物体A沿水平方向做匀速直线运动,根据二力平衡的知识可知此时物体A所受摩擦力大小等于弹簧测力计示数;
(2)[3]从图甲、乙可以看到,接触面的粗糙程度相同,物体的面积也相同,只是正压力不同,图甲的是物体A的重力,图乙的是物体A和B的重力之和,所以小云验证的是猜想一;
(3)[4]可以把弹簧测力计的一端固定在墙壁,另一端与物体A相连,在物体A下端垫一块相同的木板,用手抽出木板,那么不管木板移动的速度如何,弹簧测力计的示数都是等于滑动摩擦力的大小,这样就可以进行实验探究。
11.二力平衡 C 详见解析 详见解析
【解析】
(1)[1]实验中,用弹簧测力计水平匀速直线拉动木块,木块受到的拉力与摩擦力为一对平衡力,由二力平衡的条件可知木块所受的滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数;
(2)[2]物体对支持面的压力大小等于物体的重力大小,由表中数据可知,同一个木块对支持面的压力相同;在同一物体表面运动,接触面的粗糙程度不变;放置方式相同,即受力面积相同,只有木块运动的快慢不同,故研究滑动摩擦力大小与物体运动的快慢的关系;即研究验证猜想C;因测力计示数相同,即滑动摩擦力大小相同,故滑动摩擦力大小与物体运动的快慢无关;猜想C是错误的;
(3)[3][4]根据给出的器材可知,实验中可验证猜想D,必须控制接触面粗糙程度不同,其余因素不变,将木板的粗糙和光滑的一面分别朝上,然后用弹簧测力计匀速拉动木块,读出弹簧测力计的示数,观察摩擦力的大小是否与物体之间的接触面的粗糙程度有关。