运动和力 实验探究题专练
1.(2019?武汉)如图所示是“探究阻力对物体运动的影响”的实验装置。
(1)实验时,将棉布铺在 (填“斜面”“水平木板”或“斜面和水平木板”)上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车滑行的距离;去掉棉布,再次让小车从 滑下,观察小车滑行的距离。
(2)由实验可以看出,运动的小车所受的阻力减小,向前滑行的距离 。推理可知:如果小车运动时不受阻力,它将 。
2.(2019?北京)某同学为了测出木块A在水平桌面上运动的过程中所受滑动摩擦力的大小,采用了如图所示的实验装置。
(1)他用弹簧测力计水平拉动木块A,应使木块A沿水平桌面做 直线运动。
(2)请你画出(1)中木块A的受力示意图,并分析说明这种运动状态下,弹簧测力计的示数能表示木块A所受滑动摩擦力大小的依据。
3.(2019?宜宾)关于“阻力对物体运动的影响”问题,某学习小组进行了如下探究实验:依次将毛巾、棉布分别铺在水平木板上,让小车分别从斜面顶端由静止自由下滑,观察小车在水平面上滑行的最大距离,三种情况下的运动如图所示。
(1)实验中每次均让小车从斜面顶端由静止自由下滑,目的是使小车在水平面上开始滑行时获得的速度大小 (选填“相等”或“不相等”),本实验中的“阻力”是指小车受到的 ;
(2)分析图运动情况可知:小车在毛巾表面上滑行的距离最短,说明小车受到的阻力越大,速度减小得越 (选填“快”或“慢”);
(3)牛顿在伽利略等人的研究基础上,概括出牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持 状态或 状态;
(4)牛顿第一定律 (选填“是”或“不是”)直接由实验得出的,其符合逻辑的科学推理为科学研究提供了一个重要方法。
4.(2019?深圳)如图所示,甲图是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置,让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下,在粗糙程度不同的水平面上运动。乙图是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置,让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下,碰到同一木块上。请回答:
(1)甲实验中,小车在水平面上运动时,在竖直方向上受到的力有 和 ;在水平
方向上受到摩擦力,且摩擦力越小,小车的速度减小得越 。从而可以推理:如果运动的物体不受力,它将 。
(2)乙实验中的研究对象是 (选填“钢球”或“木块”),实验目的是探究物体的动能大小与 的关系。
5.(2019?内江)如图所示,是探究“二力平衡条件”的实验装置图。
(1)实验时使用小车而不使用木块,是因为小车与桌面间的 更小,从而减小对实验结果的影响。
(2)在实验开始时,由于粗心只在左盘中放入砝码,小车立即向左运动,在运动过程中,左盘中砝码的重力势能将 ,动能将 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)当两个盘中分别放上两个相同的砝码后,小车静止在桌面上,这说明二力平衡时,两个力的大小 。
6.(2019?菏泽)小明探究“物体运动与其所受阻力的关系”实验时。让小车从斜面顶端由静止自由下滑到底端,然后在三种水平表面上滑行,如图所示。小明发现小车在水平木板表面上滑行的距离量最长,这个现象说明: ;实验中让小车从同一高度滑下的目的是 。
7.(2019?连云港)船只停泊在岸边时,常常将缆绳缠绕在码头的立柱上,为什么缆绳要缠绕多圈呢?某校课外兴趣小组展开了研讨,他们猜想:绕绳的圈数越多,绳和立柱间的摩擦力越大,且摩擦力与绕绳的圈数成正比。为了验证猜想,该兴趣小组的同学设计了如下的实验进行探究:
(1)如图甲所示,将弹簧测力计挂在铁架台上,用棉线将重物挂在弹簧测力计下方,测出其重力为7.6N,将数据记录在表格中;
(2)如图乙所示,将铁棒固定在铁架台上,将棉线在铁棒上绕1圈,读出弹簧测力计的示数为2.9N,老师告诉同学们,用重力减去弹簧测力计的示数,就可以算出棉线和铁棒之间的摩擦力,随后同学们算出此时的摩擦力为4.7N;
(3)逐渐增加棉线绕在铁棒上的圈数重复实验,直至弹簧测力计的示数接近于0,并将有关数据记录在表格中;
(4)棉线绕3圈时,弹簧测力计示数如图丙所示,此时示数为 N,棉线与铁棒之间的摩擦是 (选填“静摩擦”或“滑动摩擦”),该摩擦力的大小为 N;
(5)分析实验数据,在弹簧测力计的示数接近0之前,关于摩擦力与绳子缠绕圈数之间关系的探究结论是: 。
棉线绕的圈数 弹簧测力计的示数F/N 摩擦力的大小f/N
0 7.6 0
1 2.9 4.7
2 1.1 6.5
3
4 0.2 7.4
5 0.1 7.4
8.(2019?湘潭)图所示是探究影响滑动摩擦力大小因素的实验装置。长方体小木块正面和侧面面积不同而粗糙程度相同,长木板一面为较光滑的木板面,另一面是粗糙的布面。选择不同的接触面,改变木块对木板的压力,依次实验,将每次测量结果填入下表。
(1)拉着长木板水平向左运动,当测力计示数稳定时,测力计的拉力 (选填“等于”或“不等于”)小木块受到的滑动摩擦力。
实验序号 木块与木板的接触面 压力 测力计示数
1 木块正面与木板面 2.0N 0.6N
2 木块正面与木板面 4.0N 1.2N
3 木块正面与木板面 6.0N 1.8N
4 木块侧面与木板面 2.0N 0.6N
5 木块侧面与布面 2.0N 1.0N
6 木块正面与布面 2.0N
(2)测力计使用前要观察量程、分度值,以及指针是否指在 。
(3)由实验1、4可知,滑动摩擦力的大小与接触面的面积 (选填“有关”或“无关”),则实验6空格中的数据应该是 N。
(4)由实验4、5可知,其他条件相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越 。
(5)由实验1、2、3可知,其他条件相同时,滑动摩擦力的大小与压力大小成 比,这里主要采用的硏究方法是 (选填“控制变量法”或“理想实验法”)。
9.(2019?岳阳)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= 。
10.(2019?宿迁)如图是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置。
(1)三次实验中,每次都用弹簧测力计沿水平方向拉着木板做 运动。
(2)比较 两次实验,可以探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
(3)根据乙、丙两次实验的探究结论,请说出一条你在生活中应用的例子: 。
11.(2019?乐山)小秋为探究“运动与力的关系”,设计了如图的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上,观察小车在水平面上滑行的距离。
(1)为了使小车滑到水平面时的初速度相同,实验时应让小车从同一斜面的 滑下,这种研究问题的方法是 法(选填“微小量放大”、“模型”或“控制变量”)。
(2)比较甲、乙、丙三次实验,发现阻力越小,小车滑行的距离就越 (选填“远”或“近”),说明小车运动的速度改变得越 (选填“快”或“慢”)。
(3)伽利略对类似的实验进行了分析,并进一步推测:如果水平面光滑,小车在运动时不受阻力,则小车将在水平面上 。说明运动的物体 力来维持(选填“需要”、“不需要”)。
(4)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
A.能用实验直接验证
B.不能用实验直接验证,所以不能确定这个定律是否正确
C.是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理概括得出的
12.(2019?德阳)小王同学用表面粗糙程度不同的毛巾、木板、玻璃等器材探究“阻力对物体运动的影响”,实验过程及现象如图所示:
(1)小王在实验中设置了三种粗糙程度不同的表面,让小车从斜面上同一位置滑下,小王发现小车在毛巾表面滑行的距离最近,在木板表面滑行的距离较远,在玻璃表面滑行的距离最远,说明小车受到的阻力越小,速度减小越慢。推理:如是小车在水平面上滑行,受到的阻力越来越小,直到变为零,小车将做 。
(2)牛顿第一定律告诉我们物体的运动 (填“需要”或“不需要”)力来维持,一切物体都有保持原来运动状态不变的性质。
13.(2019?扬州)在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中。
(1)如图所示,为测出滑动摩擦力大小,三次实验中均用弹簧测力计沿水平方向 拉动木块A,弹簧测力计的示数F1<F2<F3,图中F3为 N。
(2)丙图中,若增大弹簧测力计的拉力,此时木块A所受滑动摩擦力 (变大/变小/不变),木块A上面的砝码 (受/不受)摩擦力。
(3)比较 两幅图,可得出:压力相同时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大。
14.(2019?达州)小明按如下步骤完成探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验:
a.如图1中甲图所示,将木块A平放在长木板B上,缓缓地匀速拉动木块A,保持弹簧测力计示数稳定,并记录了其示数。
b.如图1中乙图所示,将毛巾固定在长木板B上,木块A平放在毛巾上,缓缓地匀速拉动木块A,保持弹簧测力计示数稳定,并记录了其示数。
c.如图1中丙图所示,将木块A平放在长木板B上,并在木块A上放一钩码,缓缓地匀速拉动木块A,保持弹簧测力计示数稳定,并记录了其示数。
(1)该实验主要采用的探究方法是 。
(2)由图1中 两图可知:当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)由图1中甲乙两图可知:当接触面受到的压力一定时,接触面越粗糙滑动摩擦力越 (选填“大”或“小”)。
(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。于是小丽设计了如图1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”)。实验中小丽发现:当F为3N时,木块A相对于地面静止且长木板B刚好做匀速直线运动,则长木板B受到地面的摩擦力大小为 N。
(5)实验拓展:如图2所示,放在水平地面上的物体C受到方向不变的水平拉力F的作用,F﹣t和v﹣t图象分别如图3图4所示。则物体C在第4秒时受到的摩擦力大小为 N。
15.(2019?安徽)图为研究“影响滑动摩擦力大小的因素”实验的示意图。
实验的过程为:
a.用弹簧测力计缓缓拉动木块。使它沿水平长木板滑动,当测力计示数稳定后,该示数即为此状态下滑动摩擦力的大小。
b.改变放在木块上的砝码。测出此种情况下的滑动摩擦力。
c.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。
…
(1)该实验的原理是: ;
(2)该实验的结论是: 。
16.(2018?天水)在探究“力和运动的关系”的实验中,某小组同学设计了如图甲所示的实验。
(1)分别让同一小车从同一斜面的同一位置由静止下滑,能够使小车到达水平面起始端的速度 (选填“相同”或“不同”)
(2)小根据小车通三次滑行的距离可以得处的结论是:小车受到的阻力越小,速度减小的越慢,进一步推理可知:如果运动的物体不受理,将保持 。
(3)完成上述实验后,小组同学又取来一个小球和一个木块,将小球从斜面的某一位置由静止滚下,小球推动水平长木板上的木块由A位置运动到B位置,如图乙所示;保持木块在B位置不动,取回小球置于斜面同一位置重复上面的操作,如图丙所示。在这两次实验中, (选填“乙”或“丙”)图中小球将木块推动的距离更大一些。由此可得出关于影响物体动能大小因素的结论是 。
17.(2018?河南)某兴趣小组用如图所示的实验“探究影响滑动摩擦力大小的因素”,他们提出了如下猜想:
猜想一:滑动摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关。
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接触面积的大小有关。
(1)在测量滑动摩擦力大小时,必须水平拉着物块做匀速直线运动,滑动摩擦力的大小才等于弹簧测力计
的示数,所用的物理原理是 。
(2)对比 两次实验,可以验证猜想一。由数据可得,滑动摩擦力的大小与接触面间的压力大小 (填“有关”或“无关”),对比 两次实验,可以验证猜想二。
(3)该小组的同学对比丙,丁两次实验,得出“接触面积越大,滑动摩擦力越大”的结论,你认为该结论正确吗? ,理由是 。
18.(2018?铁岭)(1)在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中,如图甲所示:
①让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,可使小车到达平面时的 相同。
②让小车分别在毛巾、棉布、木板表面运动,小车在 (填“毛巾”“棉布”或“木板”)表面速度减小得最慢。由实验进一步推理得出:若运动的小车不受阻力,将做 运动。
(2)在探究“物体的动能与哪些因素有关”的实验中:
①质量不同的钢球。分别从同一斜面的同一高度由静止滚下,撞击水平木板上相同位置的木块。如图乙、两所示。实验表明:速度相同时,物体的 越大,动能越大。
②利用丙图器材,在木板上用弹簧测力计水平匀速直线拉动木块,弹簧测力计的示数如图丁所示。则木块受到的滑动摩擦力为 N.此摩擦力 (填“大于”“小于”或“等于”)丙图中木块滑动时受到的摩擦力。
19.(2018?抚顺)小玉利用饮料瓶上自带的小杯子探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”和“压力作用效果与哪些因素有关”。
(1)如图甲,把50g的砝码放入小杯子中,用弹簧测力计在毛巾表面向右匀速拉动小杯子,则滑动摩擦力的大小为 N。
(2)如图乙,把50g的砝码换成100g的砝码重复实验。比较甲、乙两图,可得结论:接触面粗糙程度相同时, 越大,滑动摩擦力越大。实验中如果用更大的水平拉力拉动小杯子,滑动摩擦力将 (填“变大”“变小”或“不变”)
(3)如图丙、丁,将小杯子正放和倒放在海绵上,分别放上质量为100g的砝码。实验中是通过 来反映压力的作用效果。通过对比实验现象,可得结论:压力一定时, 越小,压力的作用效果越明显。
(4)比较乙、丙两图,小杯子静止时,小杯子对两个受压面的压强 (填“相同”或“不同”)。
20.(2018?葫芦岛)在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中
(1)用图中的实验装置来进行实验,小明让小车从斜面的同一位置由静止滑下。这样操作的目的是 。
(2)小明在木板表面铺上不同的材料,可以改变小车在前进过程中所受 ,通过①、②、③三次实验可得,物体所受阻力越小,速度减小得越 (填“慢”或“快”)。由此推理得出:运动物体不受力时,将保持 运动状态。
(3)完成上面的实验后,小明想探究动能的大小与速度的关系,实验过程如图④⑤
在④、⑤两次实验中,小车的动能大小是通过 来反映的;通过④、⑤两次实验可以得出:当 一定时运动物体的速度越大,动能越大。
第八章 运动和力 实验探究题专练
1.【分析】(1)探究阻力对物体运动的影响,要控制物体运动的水平面的速度相同(由静止从同一度度滑下),为改变物体受到的阻力大小,可改变水平面的粗糙程度;
(2)运动的小车所受的阻力减小,向前滑行的距离越远,推理可得出结论。
【解答】解:(1)为改变小车受到的阻力大小,实验时,将棉布铺在水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车滑行的距离;去掉棉布,再次让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车滑行的距离;
(2)由实验可以看出,运动的小车所受的阻力减小,向前滑行的距离变大,速度减小变慢,据此推理可知,如果小车运动时不受阻力,它将运动的无穷远,速度大小不变,即做匀速直线运动。
故答案为:(1)水平木板;斜面顶端由静止;(2)变大;保持匀速直线运动。
【点评】本题探究阻力对物体运动的影响,考查控制变量法、实駩过程和推理法的运用,要掌握。
2.【分析】(1)利用二力平衡条件;
(2)将木块A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,此时木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数,其原理是二力平衡;
【解答】解:
(1)用弹簧测力计水平拉动木块A,应使木块A沿水平桌面做匀速直线运动,这样做的目的是便于测出木块所受滑动摩擦力的大小;
(2)木块A沿水平桌面做匀速直线运动,木块A在水平方向上受拉力F和滑动摩擦力f,在竖直方向上受重力G和支持力F支,受力示意图如下图所示。
由于木块A做匀速直线运动,处于平衡状态,拉力和滑动摩擦力为一对平衡力,所以f=F,则弹簧测力计的示数能表示木块A所受滑动摩擦力大小。
故答案为:(1)匀速;
(2)见上图; 由于木块A做匀速直线运动,处于平衡状态,拉力和滑动摩擦力为一对平衡力,所以f=F,则弹簧测力计的示数能表示木块A所受滑动摩擦力大小。
【点评】此题探究摩擦力的大小与什么因素有关,掌握两个影响因素,并注意控制变量法的应用。
3.【分析】(1)该实验应使小车运动到斜面底端时的速度相等,比较小车运动的距离才有意义,所以要控制小车每次都从斜面上同一位置释放,实验中的阻力来自于下车与接触面的摩擦力;
(2)小车停下来的原因是小车受到了摩擦阻力,实验中通过改变接触面的粗糙程度来改变阻力的大小,阻力越小小车运动的距离越远;
(3)根据牛顿第一定律,当物体不受任何外力时,将保持静止状态或匀速直线运动状态;
(4)牛顿第一定律是在实验基础上通过推理得出的。
【解答】解:
(1)每次都从斜面上同一位置释放,使小车运动到斜面底端时的速度相等;
本实验中的“阻力”是指小车受到的摩擦力;
(2)根据图中运动情况可知:小车在毛巾表面上滑行的距离最短,说明毛巾表面最粗糙,阻力最大,小车运动的距离就越近,这说明小车受到的阻力越大,速度减小得越快;
(3)牛顿第一定律的内容为:一切物体在不受外力时,总保持静止状态或匀速直线运动状态;
(4)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。
故答案为:(1)相等;摩擦力;(2)快;(3)静止;匀速直线运动;(4)不是。
【点评】本题是探究阻力对物体运动的影响实验,要掌握实验的现象及结论,知道在此基础上经过推理可得牛顿第一定律的内容,解此类问题一定要注意思考实验的意义,并能根据所学的其他物理知识分析解决本实验中相关的实验现象。
4.【分析】(1)小车在竖直方向上受重力和支持力的作用,二者互相平衡;
甲实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下,其目的是使小车在水平面运动的起始速度相同,控制速度相同,改变接触面的粗糙程度,观察小车运动距离的远近反映阻力对物体运动的影响;阻力越小,小车运动的距离越远,可以进行科学推理:当阻力为零时小车会沿水平面匀速运动下去。
(2)钢球动能的大小是通过钢球对外做功的多少来体现,实验中通过观察木块被钢球推开的距离反映做功的多少;
乙实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下,控制了小球的质量不变,目的是让小球到达斜面底端的时的初速度不同,探究速度对小球动能的影响。
【解答】解:(1)让小车从斜面滑下后沿水平面运动,是为了使小车在水平面上运动时,竖直方向上受到的重力和支持力相平衡,相当于小车只受水平方向上的摩擦力,且摩擦力越小,小车的速度减小得越慢,从而可以推理:若水平面绝对光滑,运动的物体不受力,它将会在水平面上做匀速直线运动;
(2)乙图的探究实验中,通过钢球推动木块的距离来反映钢球动能的大小,所以研究对象是钢球;
实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下,到水平面的速度不同,高度越高,到水平面的速度越大,在水平面上移动的距离越大,说明动能越大,是探究物体的动能大小与速度的关系。
故答案为:(1)重力;支持力;慢;做匀速直线运动;(2)钢球;速度大小。
【点评】本题中涉及到两个实验,实验器材与实验方法有相似的地方:都用到了斜面;都采用了控制变量法与转换法,学习中注意总结归纳。
5.【分析】(1)掌握减小摩擦力的方法,知道滚动摩擦力小于滑动摩擦力;
(2)动能大小的影响因素:质量、速度,质量越大,速度越大,动能越大;
重力势能大小的影响因素:质量、被举得高度,质量越大,高度越高,重力势能越大;
(3)桌面光滑,小车在水平面上受到两个水平拉力作用,当两盘砝码相等时,小车受到的拉力相等,小车静止。
【解答】解:
(1)实验时使用小车而不使用木块,将滑动摩擦力变为滚动摩擦力,大大减小了摩擦,减小了摩擦对实验的影响;
(2)小车向左运动过程中,左盘中砝码的质量不变,高度减小,重力势能将变小,砝码的速度增大,动能将变大;
(3)当两个盘中分别放上两个相同的砝码后,由于砝码的重力相同,这两个力产生的拉力是一对平衡力,小车就能保持静止,说明彼此平衡的两个力大小相等。
故答案为:(1)摩擦力;(2)变小;变大;(3)相等。
【点评】本题考查了探究二力平衡条件的实验,是初中物理的一个基本的、重要的实验,也是常考内容,一定要掌握其实验注意事项、实验步骤等问题。
6.【分析】(1)实验中通过改变接触面的粗糙程度来改变阻力的大小,阻力越小小车运动的距离越远;
(2)该实验应使小车运动到斜面底端时的速度相等,比较小车运动的距离才有意义,所以要控制小车每次都从斜面上同一位置释放。
【解答】解:
(1)在所给3种接触面中,水平木板表面最光滑,小车受到的阻力最小,小车运动的距离最远,这个现象说明:小车受到的阻力越小,速度减小得越慢;
(2)每次均让小车从斜面顶端由静止滑下,是为了使小车每次在水平面上开始滑行时的速度相等。
故答案为:小车受到的阻力越小,速度减小得越慢;使小车每次在水平面上开始滑行时的速度相等。
【点评】本题是探究阻力对物体运动的影响实验,要掌握实验的现象及结论,知道在此基础上经过推理可得牛顿第一定律的内容,解此类问题一定要注意思考实验的意义,并能根据所学的其他物理知识分析解决本实验中相关的实验现象。
7.【分析】(4)弹簧测力计读数:首先确定每一个大格和每一个小格的读数,然后读数。
当两个物体间相对静止时的摩擦力是静摩擦;当两个物体发生相对滚动时的摩擦力是滚动摩擦力;当两个物体之间相对滑动时的摩擦力是滑动摩擦力。
根据老师的指导进行回答:用重力减去弹簧测力计的示数,就可以算出棉线和铁棒之间的摩擦力。
(5)观察摩擦力和圈数的关系,圈数增加摩擦力增加,但是不是正比关系。
【解答】解:(4)①弹簧测力计的一个大格代表1N,一个小格代表0.1N,弹簧测力计示数是0.5N。
②棉线与铁棒之间相对静止,它们之间的摩擦力是静摩擦力。
③因为用重力减去弹簧测力计的示数,就可以算出棉线和铁棒之间的摩擦力,所以摩擦力为:f=7.6N﹣0.5N=7.1N。
(5)一圈时摩擦力是4.7N,二圈时摩擦力是6.5N,三圈时摩擦力是7.1N,四圈时摩擦力是7.4N,五圈时摩擦力是7.4N,可见圈数越多摩擦力越大,摩擦力和圈数的比值不是定值,所以摩擦力和圈数不是成正比的关系。
故答案为:(4)0.5;静摩擦;7.1;(5)绕绳的圈数越多,绳和铁棒间的摩擦力越大,但摩擦力和绕绳的圈数不成正比。
【点评】对于这种不是课本上的内容,而是根据给定的数据自己总结结论的题目对于学生来讲是非常困难的,也是非常考查学生能力的题目。
8.【分析】(1)根据二力平衡的条件分析;
(2)测力计使用前要观察量程、分度值,以及指针是否指在零刻度线处;
(3)比较相关实验找出相同量和不同量,分析得出摩擦力与变化量的关系;根据实验结论回答;
(4)(5)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。
【解答】解:
(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,当测力计示数稳定时,测力计的拉力等于小木块受到的滑动摩擦力;
(2)测力计使用前要观察量程、分度值,以及指针是否指在零刻度线处。
(3)由实验1、4可知,压力和接触面粗糙程度相同,而接触面积大小不同,滑动摩擦力相同,故得出滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关;根据实验5中的数据,由这个结论可知,实验6空格中的数据应该是1.0N。
(4)由实验4、5可知压力相同,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(5)由实验1、2、3可知,在接触面粗糙程度相同时,压力增大为原来的几倍,滑动摩擦力增大为原来的几倍,即滑动摩擦力的大小与压力大小成正比,这里主要采用的硏究方法是控制变量法(控制了接触面的粗糙程度相同)。
故答案为:
(1)等于;(2)零刻度线处;(3)无关;1.0;(4)大;(5)正;控制变量法。
【点评】本题探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关,考查实验原理及控制变量法的运用和数据分析,体现了对过程和方法的考查。
9.【分析】(1)根据二力平衡的知识可知,弹簧测力计水平方向匀速拉动木块时,弹簧测力计才能测出摩擦力的大小;
(2)①②影响摩擦力的因素是压力和接触面的粗糙程度,根据控制变量法分析解答;
③根据实验数据,求解滑动摩擦力和压力的关系。
【解答】解:
(1)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;
(2)①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,故B符合题意。
故选:B。
②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;
③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==0.3,由此可以得出:f=0.3F;
故答案为:(1)等于;(2)①B;②3、4;③0.3F。
【点评】本题是探究影响滑动摩擦力大小因素的实验,考查了二力平衡条件及控制变量法的应用,同时考查了对影响摩擦力大小因素的掌握,考查重点,难度适中。
10.【分析】(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;
(3)根据乙、丙两次实验得出结论,结合生活实际回答。
【解答】解:(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)探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系要控制压力大小相同,故比较甲乙两次实验,可以探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
(3)根据乙、丙两次实验中,接触面粗糙程度相同,丙中压力大,滑动摩擦力也大,即通过增大压力可增大滑动摩擦力;在生活中应用的例子:自行车刹车时,要用力捏紧车闸。
故答案为:(1)匀速直线;(2)甲乙;(3)自行车刹车时,要用力捏紧车闸。
【点评】本题探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关,考查实验原理及控制变量法的运用,体现了对过程和方法的考查。
11.【分析】(1)在实验中,为使小车到达水平面时具有相同的初速度,应让小车从斜面的同一高度由静止滑下,这用到了控制变量法;
(2)在速度相等时,小车受到的阻力越小,运动距离越远,速度减小越慢;
(3)假如表面绝对光滑,则小车不受摩擦阻力作用,小车将永远不停地运动下去,力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动状态的原因;
(4)牛顿第一定律是在实验的基础上通过进一步推理概括出来的,不能用实验来验证。
【解答】解:(1)为了使小车在滑到水平面时的初速度相同,在实验中应让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,这里采取得的研究方法是控制变量法。
(2)实验中发现:小车在毛巾表面上滑行的距离最短,在木板上滑行的距离最远,说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢,行驶的越远。
(3)进一步推理可知,若水平面绝对光滑,即小车不受摩擦力,则小车将做匀速直线运动,说明运动的物体不需要力来维持。
(4)牛顿第一定律是在实验的基础上通过进一步推理概括出来的,不能用实验来验证,但是个正确的定律,故C正确。
故答案为:(1)同一高度;控制变量;(2)远;慢;(3)匀速直线运动;不需要;(4)C。
【点评】本实验主要是研究了运动和力的关系,明确实验的条件与过程,再经过科学推理得出最终的结论,也就能够很好的理解运动和力的关系了。
12.【分析】(1)实验观察小车在不同粗糙程度的表面滑行的距离,据此来进行分析和推理;
(2)力是改变物体运动状态的原因。
【解答】解:
(1)实验中,通过观察小车在不同光滑程度的斜面上滑行距离的远近,可知小车受到的阻力越小,小车运动的路程就越远,当阻力为零时,就可以得出小车做匀速直线运动的结论,这里的研究方法是科学推理法。
(2)牛顿第一定律告诉我们物体的运动不需要力来维持,即力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动状态的原因。
故答案为:(1)匀速直线运动;(2)不需要。
【点评】该题考查了学生对于该实验所采用的方法是否掌握以及对该实验的推理结论是否了解。该实验用到的方法是物理中经常采用的控制变量法,该实验是理解牛顿第一定律的基础。
13.【分析】滑动摩擦力在物体的接触面上,所以摩擦力的大小无法直接测量,可借助于平衡力的条件,将摩擦力的大小转化成测力计示数的大小进行测量;又因为滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,所以在探究影响滑动摩擦力大小的因素时应使用控制变量法。
【解答】解:(1)在此实验操作中必须让弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动木块A,这样做的目的是使拉力和摩擦力成为一对平衡力,大小相等,即弹簧测力计的示数就等于摩擦力;
图中弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.4N;
(2)若增大弹簧测力计的拉力,但压力和接触面的粗糙程度不变,此时木块A所受滑动摩擦力不变,此时拉力大于摩擦力,木块A上面的砝码有相对运动或相对运动的趋势,受摩擦力;
(3)要探究压力相同时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大,需要控制压力相同,改变接触面的粗糙程度,图甲乙符合题意。
故答案为:(1)匀速直线;2.4;(2)不变;受;(3)甲乙。
【点评】此题探究摩擦力的大小与什么因素有关,掌握两个影响因素,并注意控制变量法的应用。
14.【分析】(1)(3)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。
(2)根据二力平衡的条件分析;
(4)如图1中丁图所示的实验装置,A相对于地面静止,根据力的平衡分析;
(5)因压力大小和接触面粗糙程度不变,则受到摩擦力大小不变,据此分析。
【解答】解:(1)该实验主要采用的探究方法是控制变量法。
(2)因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,拉力大小等于摩擦力的大小;
由图1中甲丙两图可知:当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)由图1中甲乙两图可知:当接触面受到的压力一定时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大;
(4)如图1中丁图所示的实验装置,A相对于地面静止,受到摩擦力和测力计的拉力为一对平衡力,故该装置的优点是不需要长木板做匀速直线运动;
实验中小丽发现:当F为3N时,木块A相对于地面静止且长木板B刚好做匀速直线运动,根据三力平衡,
fAB+f=3N,长木板B受到地面的摩擦力大小为:
f=3N﹣1.2N=1.8N;
(5)实验拓展:如图2所示,放在水平地面上的物体C受到方向不变的水平拉力F的作用,F﹣t和v﹣t图象分别如图3图4所示,由图4知,6﹣9秒物体做匀速直线运动,受到的拉力与摩擦力为一对平衡力,大小相等,因压力大小和接触面粗糙程度不变,则受到摩擦力大小不变,故物体C在第4秒时受到的摩擦力大小为4N。
故答案为:(1)控制变量法;(2)甲丙;(3)大;(4)不需要;1.8;(5)4。
【点评】本题探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关,考查实验原理及控制变量法的运用,体现了对过程和方法的考查。
15.【分析】(1)弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动时,拉力与摩擦力是一对平衡力,二力大小相等;
(2)影响滑动摩擦力大小的因素有:压力,接触面的粗糙程度。
【解答】解:(1)用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动时,拉力与摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡条件可得出二者大小相等;
(2)比较a、b次实验可知,接触面的粗糙程度,压力大小不同,结果摩擦力的大小不同,所以滑动摩擦力的大小与压力大小有关;比较a、c两次使用数据可知,压力大小相同,接触粗糙程度不同,结果摩擦力的大小不同,说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;综上分析可知,该实验的结论是:滑动摩擦力的大小跟压力大小及接触面的粗糙程度有关。
故答案为:(1)二力平衡;(2)滑动摩擦力的大小跟压力大小及接触面的粗糙程度有关。
【点评】(1)滑动摩擦力大小等于拉力大小,需要同时符合两个条件:弹簧测力计水平拉动木块;木块进行匀速直线运动。
(2)掌握滑动摩擦力大小的影响因素,利用控制变量法探究滑动摩擦力大小的影响因素。
16.【分析】(1)小车从同一斜面的相同高度由静止下滑,小车到达水平面时的速度相等;
(2)小车停下来的原因是小车受到了摩擦阻力,实验中通过改变接触面的粗糙程度来改变阻力的大小,阻力越小小车运动的距离越远;据此推理出阻力为零时的运动情况;
(3)动能的大小跟质量和速度有关,结合实验中的现象以及小球速度的变化可做出解答。
【解答】解:(1)为保证小车到达水平面时的速度相等,需让小车从相同高度滑下;
(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;
(3)在图乙和丙中,先让小球从斜面的某一位置由静止滚下,小球推动水平长木板上的木块由A位置运动到B位置;保持木块在B位置不动,将小球从斜面的同一位置由静止滚下,重复上述实验。在这两次实验中,由于水平面的摩擦力作用,第二次小球撞击木块时的速度小,所以动能小,因此,乙图中小球将木块推动的距离更大一些。实验表明:在质量相同的情况下,物体的速度越大动能越大。
故答案为:(1)相同;(2)匀速直线运动;(3)乙; 在质量相同的情况下,物体的速度越大动能越大。
【点评】本题将“阻力对物体运动的影响”、“影响动能大小的因素”两个实验相结合,考查了学生分析实验现象的能力以及严谨的科学观,这就要求我们在平常的实验中多注意分析实验的方法。
17.【分析】(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与接触面积的大小有关时,要控制压力和接触面粗糙程度相同。
【解答】解:(1)在测量滑动摩擦力大小时,必须水平拉着物块做匀速直线运动,根据二力平衡,滑动摩擦力的大小才等于弹簧测力计的示数,即所用的物理原理是二力平衡。
(2)研究滑动摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关,要控制接触面粗糙程度相同,故对比甲乙两次实验,可以验证猜想一;
因两实验中,滑动摩擦力大小不同,故滑动摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关;
研究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,要控制压力相同,故对比甲丁两次实验,可以验证猜想二;
(3)研究滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关时,要控制压力和接触面粗糙程度相同,而丙丁两次实验中接触面粗糙程度不同,故得出“接触面积越大,滑动摩擦力越大”的结论是不正确的,即没有没有控制接触面粗糙程度相同。
故答案为:(1)二力平衡;(2)甲乙;有关;甲丁;(3)不正确;没有控制接触面粗糙程度相同。
【点评】本题探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关,考查实验原理及控制变量法的运用,体现了对过程和方法的考查。
18.【分析】(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;
接触面越粗糙,小车受到的摩擦力越大小,速度减小得越快,小车运动的距离越近,相反,接触面越光滑,摩擦力越小,速度减小越慢,小车运动的距离越远;根据牛顿第一定律,如果运动的物体没有受到力的作用,将做匀速直线运动。
(2)根据转换法,钢球动能的大小是通过推动木块运动的距离大小来表示的,木块运动的距离越长,小球对外做功越多,动能越大;
摩擦力的大小与压力的大小、接触面的粗糙程度有关,与物体的运动速度无关。
【解答】解:(1)①用同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下是为了使小车到达水平面时小车的初速度相同;
②毛巾表面最粗糙,阻力最大,小车滑行的距离最近。木板表面最光滑,小车在上面运动的距离最远,速度减小的最慢,说明水平面粗糙程度越小,小车受到的阻力越小,小车运动的距离越远。
由上述实验可推理得:如果运动的物体在没有受到力的作用时,将做匀速直线运动。
(2)①因从同一高度由静止滚下,下滑到水平面时速度一定,质量越大,推动木块运动的距离越长,物体的动能越大;
②木块受到的滑动摩擦力为1.6N,物体间的滑动摩擦力由接触面的粗糙程度和物体间的压力决定,与速度无关,故此摩擦力等于丙图中木块滑动时受到的摩擦力。
故答案为:(1)①初速度;②木板;匀速直线;(2)①质量;②1.6;等于。
【点评】探究阻力对物体运动的影响实验中,水平面的粗糙程度影响了阻力的大小,要注意掌握控制变量法和科学推理法的应用。
19.【分析】(1)实验时,注意应使物体做匀速直线运动,根据二力平衡可知滑动摩擦力等于拉力;
(2)滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,所以在探究影响滑动摩擦力大小的因素时应使用控制变量法;
在结冰的路面上撒些沙子,增加了路面的粗糙程度,在压力一定的情况下可以增大摩擦,分析表中实验数据,可以找出符合要求的实验序号。
(3)(4)力可以使物体发生形变,相同受力面的形变程度越大,压力作用效果越明显,可以通过受力面形变程度的大小判断压力的作用效果,用到的是转换法;压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变,探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变,据此分析回答。
【解答】解:(1)用弹簧测力计在毛巾表面向右水平匀速拉动小杯子,小杯子受拉力和滑动摩擦力一对平衡力,滑动摩擦力等于拉力,由图甲知拉力为0.4N,所以滑动摩擦力也为0.4N;
(2)比较甲、乙两图知,接触面的粗糙程度相同,压力不相同,拉力也不相同,且压力越大,拉力越大,摩擦力也越大,所以可得结论:接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;
实验中如果用更大的水平拉力拉动小杯子,但由于压力和接触面的粗糙程度不变,所以滑动摩擦力不变;
(3)实验中,海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,即压力的作用效果是通过比较海绵的凹陷程度来反映的;
由图丙和图丁可知,压力相同,受力面积不相同,且受力面积越小,海绵的凹陷程度越大,压力的作用效果越明显,故可得到的结论是:在压力大小一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(4)压强是表示压力作用效果的物理量,压力的作用效果越明显,压强越大,比较乙、丙两图知,压力相同、受力面积相同,压强相同,与接触面的软硬程度无关。
故答案为:(1)0.4;(2)压力;不变;(3)海绵下陷的深浅;受力面积;(4)相同。
【点评】把握住利用控制变量法和转换法分析实验结论的基本思路是解答此题的关键所在。
20.【分析】(1)(2)实验中,通过小车在水平面上运动的距离来反映阻力对物体运动的影响;实验时让小车从同一斜面的同一位置由静止下滑,小车到达水平面时获得的速度相等;水平面越光滑,小车所受阻力越小,运动距离越远,如果小车不受力,小车将做匀速直线运动。
(3)实验把动能的大小转换为木块被撞击后运动的距离,距离越远表明小球的动能越大;
探究动能大小与速度的关系时,应保证小球的质量相同,改变小球到达斜面底端时的速度,据此进行分析和判断。
【解答】解:
(1)让小车从斜面上“同一位置”由静止滑下的目的是使小车到达水平面时的速度相等;
(2)小明在木板表面铺上不同的材料,可以改变小车在前进过程中所受阻力的大小,分析可知:水平表面越光滑,小车受到的阻力越小,速度减小得越慢;推理可知:运动小车如果不受阻力作用,它将以恒定不变的速度永远运动下去,即做匀速直线运动,这就是牛顿第一定律的基本内容;
(3)实验是把小球动能的大小转换为木块被推动的距离,木块向前运动的距离越远,表明小球的动能越大;
探究动能大小与速度的关系时,应保证小球的质量相同,改变小球到达斜面底端时的速度,④、⑤两次实验小车的质量相同,下滑的高度不同,小车到达下面底端的速度不同,实验可以得出:当质量一定时,运动物体的速度越大,动能越大。
故答案为:(1)使小车到达水平面时的速度相等;(2)阻力不同;慢;匀速直线;(3)木块被推动的距离;质量。
【点评】本题考查了阻力对物体运动的影响以及动能的大小与速度的关系,要明确其实验的过程、现象以及对结果进行的科学推理。
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