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中考物理一輪復(fù)習(xí)專題14摩擦力實驗(知識點復(fù)習(xí)+例題講解+過關(guān)練習(xí))(原卷版+解析)
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這是一份中考物理一輪復(fù)習(xí)專題14摩擦力實驗(知識點復(fù)習(xí)+例題講解+過關(guān)練習(xí))(原卷版+解析),共32頁。
【知識點總結(jié)+例題講解】
一、測量滑動摩擦力:
1.操作:用彈簧測力計拉著物體做勻速直線運動;
摩擦力的大小與彈簧測力計的讀數(shù)相等;
2.原理:二力平衡;(物體做勻速直線運動時,物體在水平方向的拉力和摩擦力是一對平衡力)
3.實驗方法:轉(zhuǎn)換法。
【例題1】某同學(xué)用如圖所示的實驗裝置測量滑動摩擦力的大小,實驗的過程中,該同學(xué)將木塊的運動狀態(tài)和彈簧測力計的示數(shù)記錄在表格中。第4次實驗中,木塊受到的摩擦力大小是( )
A.0.6NB.1NC.0.8ND.0.2N
【變式1】如圖1所示,用水平拉力F拉著物塊在粗糙程度均勻的水平面上做直線運動。在0~45s內(nèi),其速度v與時間t、拉力F與時間t的關(guān)系圖像如圖2甲、乙所示。
(1)在前10s,物塊在水平方向受力是否平衡? ,你的判斷依據(jù)是 。
(2)在第20s,物塊受到的水平拉力大小為 ,受到的摩擦力大小為 。
(3)在第5s,物塊受到的摩擦力大小為 。
二、探究滑動摩擦力的影響因素:
1.試驗原理:二力平衡;
2.試驗操作:使木塊在水平面上做 勻速直線 運動;此時摩擦力 等于 拉力;
3.試驗方法:控制變量法;
4.結(jié)論:
(1)接觸面粗糙程度相同時,壓力越大,滑動摩擦力越大;
(2)壓力相同時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大。
【例題2】1.探究“滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”的實驗操作如圖,下列分析正確的是( )
A.實驗中,彈簧測力計必須水平拉木塊勻速滑動,速度越大,摩擦力越大
B.木塊被拉動,且越來越快,若讀出某一時刻彈簧測力計的示數(shù)為2N,這時摩擦力的大小也為2N
C.正確操作,比較甲、丙得出結(jié)論:壓力相同,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大
D.若把木塊沿豎直方向截掉一部分后,繼續(xù)圖甲的操作,測得摩擦力減小,
說明滑動摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減小
【變式2】13.為了探究“滑動摩擦力大小與什么因素有關(guān)”,小明設(shè)計了如圖所示的實驗。
(1)在甲、乙、丙、丁四次實驗中,滑動摩擦力最小的是 ;若丙圖中A勻速運動則物塊A受到 (填個數(shù))力的作用;
(2)比較甲、乙實驗,是為了研究滑動摩擦力大小與 有關(guān);比較乙、丙實驗,是為了研究滑動摩擦力大小與 有關(guān);(以上兩空選填“壓力”或“接觸面粗糙程度”);
(3)比較甲、丁實驗,發(fā)現(xiàn)甲實驗彈簧測力計的示數(shù)大于丁實驗彈簧測力計的示數(shù),小明得出結(jié)論:滑動摩擦力的大小與接觸面積的大小有關(guān),你認為他的結(jié)論是 (選填“正確”或“錯誤”)的;
(4)小明要對實驗裝置進行改動,如圖戊所示,重復(fù)實驗,發(fā)現(xiàn)效果更好。實驗中,小明 (選填“一定”或“不一定”)要勻速拉動長木板,該實驗主要用到的思想方法是 。
跟蹤訓(xùn)練
1.某實驗探究小組用如圖所示的裝置測量摩擦力的大小,木板水平向右運動過程中,測力計A、B示數(shù)穩(wěn)定時,其示數(shù)分別為5.0N、2.8N,此時木塊受到的摩擦力大小為( )
A.7.8NB.2.2NC.2.8ND.5.0N
2.在探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)的實驗中,用彈簧測力計水平拉著放在長木板上的木塊做勻速直線運動,下列說法中正確的是( )
A.木塊處于平衡狀態(tài)
B.木塊勻速運動的速度越大,受到的滑動摩擦力也越大
C.用力拉木塊,木塊才運動,說明力的作用是維持物體運動
D.手對彈簧測力計的拉力與木塊受到的滑動摩擦力是一對平衡力
3.在“探究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗中,三幅圖中均是完全相同的木塊和木板,圖甲、圖乙中木板靜止,木塊、鐵塊水平向右做勻速直線運動;圖丙中電動裝置D帶動木板水平向左做勻速直線運動,彈簧測力計水平固定在豎直墻壁上,木塊相對地面處于靜止狀態(tài)。下列說法中正確的是( )
A.若圖丙中木板做加速運動,則彈簧測力計讀數(shù)一定不等于木塊受到的摩擦力大小
B.圖甲與圖丙相比,甲中彈簧測力計指針位置更穩(wěn)定,讀數(shù)更準確
C.利用甲、乙兩圖,可以探究滑動摩擦力大小跟壓力大小是否有關(guān)
D.利用乙、丙兩圖,不能探究滑動摩擦力大小跟壓力大小是否有關(guān)
4.在“探究滑動摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”的實驗中,小王小組利用同一長方體木塊進行了如圖所示的實驗,下面有關(guān)實驗討論交流的說法正確的是( )
A.摩擦力的測量用到了轉(zhuǎn)換法
B.為了測量方便可以斜向上勻速拉動木塊
C.乙、丙兩圖實驗現(xiàn)象比較,說明滑動摩擦力大小與壓力大小無關(guān)
D.本次實驗器材只能研究滑動摩擦力大小與壓力大小、接觸面粗糙程度的關(guān)系
5.在探究“影響滑動摩擦力的因素”實驗時,將木塊A放置在水平木板B上,加一個砝碼,將彈簧測力計一端固定在墻上,另一端系在A上,如圖所示,當向左勻速拉動B時,A相對于地面靜止,下列說法中錯誤的是( )
A.此裝置可探究滑動摩擦力與壓力的關(guān)系
B.B對A的摩擦力與測力計對A的拉力是平衡力
C.A受到B的摩擦力方向為水平向左
D.若增大B的速度,測力計的示數(shù)會變大
6.如圖所示,在探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)的實驗中,小明將彈簧測力計圓環(huán)固定在墻上,掛鉤掛著木塊,木塊下面是一長木板,實驗時用F=10N的拉力拉著長木板在粗糙水平面上向左做勻速直線運動,經(jīng)過2s移動了40cm,下列說法中正確的是( )
①實驗時必須勻速拉動長木板;
②長木板受到的重力和地面對長木板的支持力是一對相互作用力;
③彈簧測力計的示數(shù)小于10N;
④A所受的支持力等于A所受的重力;
A.①②④B.③④C.①③D.②④
7.如圖是“測量滑動摩擦力大小”的實驗裝置示意圖。
如圖,水平拉動木板,待測力計示數(shù)穩(wěn)定后,測力計A的示數(shù)為4.0N,測力計B的示數(shù)為2.5N,木塊受到的滑動摩擦力大小為 N.若增大拉力,當A的示數(shù)為4.8N時,B的示數(shù)為 N。
8.一個重為30N的木塊:
(1)如圖甲,將木塊放在水平面上,受10N的水平推力F1,木塊未動,這時木塊所受摩擦力 (大于/等于/小于)10N.當水平推力F增大到12N時,木塊恰好做勻速直線運動。當水平推力增大到20N時,木塊所受摩擦力為 N。
(2)如圖乙,木塊被50N的水平壓力F2壓在豎直墻壁上保持靜止,木塊所受摩擦力為 N,方向 。若增大水平壓力F2,木塊受到的摩擦力將 (增大/不變/減?。?br>(3)為了測量木塊與木板間的滑動摩擦力,小明將輕質(zhì)彈簧測力計一端固定,另一端鉤住木塊,木塊下面是一長木板。如圖丙所示,實驗時拉著長木板沿水平方向向右運動,讀出彈簧測力計示數(shù)即可測出木塊所受摩擦力大小,此時木塊受到摩擦力的方向是 ,這種測量方法的優(yōu)點是 (寫出一種即可)。
9.如圖所示,是小剛“探究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗。
(1)小剛將木塊置于水平面上(圖甲),用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊,使其做 運動,滑動摩擦力的大小為 N;第二次、第三次小剛以不同的速度勻速拉動木塊,他發(fā)現(xiàn)滑動摩擦力的大小 (選填“變大”、“不變”或“變小”)。
(2)小剛發(fā)現(xiàn)要讓木塊做勻速直線運動很難,與同組同學(xué)討論后,改用如圖乙所示的裝置,把彈簧秤水平固定在擋板上進行實驗,水平向左拉動下面的平板小車,木塊受到 摩擦力(選填“靜”或“滑動”),記下彈簧測力計示數(shù);在木塊上放不同的鉤碼數(shù),重復(fù)上述實驗,分別記下彈簧測力計示數(shù),分析數(shù)據(jù)、推理可初步得出實驗結(jié)論:當接觸面粗糙程度一定時, 越大,滑動摩擦力越大。
(3)小剛進一步探究滑動摩擦力的大小與接觸面粗糙程度的關(guān)系,在木塊下表面貼上摩擦很大的橡膠,當測力計示數(shù)達到最大值時,仍沒拉動平板小車,為了使用現(xiàn)有實驗器材順利完成此實驗探究,小剛可采取的辦法是 。
10.如圖所示是研冰“探究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗。銅塊和木塊的大小和形狀完全相同,在實驗前研冰提出了以下幾種猜想:
猜想一:滑動摩擦力的大小與壓力的大小有關(guān)
猜想二:滑動摩擦力的大小與物體間接觸面的粗糙程度有關(guān)
猜想三:滑動摩擦力的大小與物體間的接觸面積大小有關(guān)
(1)實驗時彈簧測力計拉著物體沿水平方向做 運動,此時彈簧測力計的示數(shù)即為物體所受滑動摩擦力的大??;
(2)比較甲、乙兩圖,可得到的結(jié)論是 ;
(3)比較乙、丙兩圖可得出滑動摩擦力的大小與 有關(guān);
(4)要“探究滑動摩擦力大小與接觸面積大小是否有關(guān)”,研冰將木塊和銅塊做為一個整體豎著放置在長木板上,如丁圖,測出滑動摩擦力的大小并與乙比較。得出:滑動摩擦力的大小與接觸面積的大小有關(guān),你認為研冰同學(xué)的結(jié)論是 (選填“正確”或“錯誤”)的。
(5)研冰同學(xué)本實驗采用的探究方法是 (選填“控制變量法”或“等效替代法”)。
11.小美同學(xué)為了探究“滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”,設(shè)計實驗并進行了如圖所示的操作。
(1)實驗時,不管在何種表面上,彈簧測力計拉木塊要做 運動。
(2)丙圖中木塊上放置了一個鉤碼,作用是改變了木塊對接觸面的 。通過比較圖 和圖 兩個測力計示數(shù)大小,可以得出結(jié)論:在壓力一定時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大。
(3)小華將木塊沿豎直方向截去一半后,測得木塊所受的滑動摩擦力變?yōu)樵瓉淼囊话耄纱说贸觯夯瑒幽Σ亮Φ拇笮‰S接觸面積的減小而減小,他探究過程存在的問題是沒有控制
相同。
12.小李用如圖甲所示的裝置,探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)。他提出了以下幾種猜想:
A.與所受壓力有關(guān)
B.與物體運動的速度大小有關(guān)
C.與物體間的接觸面積大小有關(guān)
D.與物體間接觸面的粗糙程度有關(guān)
(1)實驗過程中,彈簧測力計 (選填“必須”或“不必”)沿水平方向拉著物塊在水平長木板上做直線運動。
(2)分析序號為1、2、3的三組實驗數(shù)據(jù)可得:滑動摩擦力的大小與接觸面所受壓力F壓大小的關(guān)系式是f= ;
(3)要驗證猜想D是否正確,應(yīng)選擇表中序號為 的三組實驗數(shù)據(jù),可得到的結(jié)論是: ,滑動摩擦力越大。
(4)分析以上實驗數(shù)據(jù), (選填能或不能)驗證猜想B是否正確。
(5)某次實驗中拉動木塊由靜止到勻速直線運動的過程中,彈簧測力計對木塊的拉力F隨時間t的變化圖像如圖乙所示,其中0~4s木塊處于靜止狀態(tài),此后木塊開始滑動。分析圖像可知:在這次實驗中,要使木塊由靜止開始運動,至少要用 N的水平拉力拉木塊;在實驗過程中,如果木塊受到的拉力是2N,則下列對木塊所處狀態(tài)的判斷,正確的是 。
A.靜止 B.勻速直線運動 C.靜止或勻速直線運動 D.條件不足,無法判斷。
(6)小李在老師的指導(dǎo)下對實驗裝置進行改進,用如圖丙所示的方式測滑動摩擦力發(fā)現(xiàn)效果更好。圖乙實驗中 (選填“一定”或“不一定”)要勻速拉動水平長木板做直線運動。
真題過關(guān)
一、選擇題(共4小題):
1.(2022?日照)如圖是探究影響滑動摩擦力大小因素的實驗,下列可以增加木塊受到滑動摩擦力的是( )
A.增加水平拉力的大小
B.在木塊上面增加砝碼
C.提高木塊勻速運動的速度
D.換用木塊面積小的一面接觸木板
2.(2022?呼和浩特)小芳同學(xué)用圖示裝置研究滑動摩擦力,用力F水平向右勻速拉動長木板的過程中,木塊保持靜止不動。下列說法正確的是( )
A.木塊所受摩擦力方向水平向左
B.地面對長木板的摩擦力與力F是平衡力
C.力F增大時,木塊所受滑動摩擦力大小不變
D.若彈簧測力計示數(shù)為5N,則力F大小也為5N
3.(2022?棗莊)下列四幅圖是小明在探究“影響滑動摩擦力大小因素”時設(shè)計的實驗方案。以下說法正確的是( )
A.通過甲、乙對比,可探究壓力大小對滑動摩擦力大小的影響
B.通過甲、丁對比,可探究接觸面積的大小對滑動摩擦力大小的影響
C.通過乙、丙對比,可探究壓力大小對滑動摩擦力大小的影響
D.通過乙、丁對比,可探究接觸面的粗糙程度對滑動摩擦力大小的影響
4.(2022?北京)小京在探究影響滑動摩擦力大小的因素時,用彈簧測力計水平拉動木塊沿水平木板做勻速直線運動,如圖甲所示;將鐵塊放在木塊上,再次用彈簧測力計水平拉動木塊,使木塊和鐵塊沿同一水平木板做勻速直線運動,如圖乙所示。下列說法正確的是( )
A.圖甲所示實驗中,彈簧測力計的示數(shù)小于滑動摩擦力的大小
B.圖乙所示實驗中,木板受到的壓力等于木塊受到的重力
C.甲、乙兩次實驗,探究的是滑動摩擦力的大小與壓力是否有關(guān)
D.甲、乙兩次實驗,探究的是滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度是否有關(guān)
二、實驗探究題(共8小題):
5.(2022?淮安)如圖所示,探究影響滑動摩擦力大小的因素。
(1)用彈簧測力計沿水平方向拉木塊,木塊沒有運動,水平方向受到的摩擦力大小 (選填“大于”“小于”或“等于”)拉力大小。
(2)要測量滑動摩擦力的大小,木塊應(yīng)沿水平方向做 運動,圖甲中木塊做勻速運動,受到的滑動摩擦力大小為 N。
(3)比較甲、乙兩次實驗數(shù)據(jù),可初步確定滑動摩擦力的大小與 有關(guān)。
(4)比較甲、丙兩次實驗數(shù)據(jù), (選填“能”或“不能”)得到“滑動摩擦力的大小與接觸面粗糙程度有關(guān)”的結(jié)論,理由是 。
6.(2022?鄂爾多斯)圖甲是“探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”實驗的裝置。
(1)實驗中水平拉動物塊B做勻速直線運動,根據(jù) 知識,測出物塊B所受滑動摩擦力的大小,此運動過程中砝碼 (選填“受”或“不受”)摩擦力。
(2)“創(chuàng)新小組”在實驗過程中記錄的數(shù)據(jù)如表:
①比較3、4、5三次實驗數(shù)據(jù),可以得出結(jié)論:在 相同時,接觸面越 ,滑動摩擦力越大。
②該組又將木板A組裝成斜面,如圖乙所示,將物塊B和砝碼的總重力增加到10N,
在用F=9.2N的拉力沿斜面勻速將物塊B由底端拉到頂端的過程中,物塊B克服摩擦力做功為 J,物塊B對斜面的壓力為 N。(木板的厚度忽略不計)
(3)由于圖甲實驗中較難保持物塊B做勻速運動,彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定?!翱萍夹〗M”改為用圖丙進行實驗后,發(fā)現(xiàn)在拉動木板A'運動的過程中,測力計示數(shù)變化明顯,
其原因可能是 。
7.(2022?淄博)小明用木塊、木板、毛巾、玻璃板、砝碼、彈簧測力計等器材探究影響滑動摩擦力大小的因素。
(1)木塊在水平面上被拉動時所受滑動摩擦力的大小無法直接測量,可依據(jù)二力平衡的條件,拉動木塊做勻速直線運動,則滑動摩擦力的大小等于 的大小。
(2)實驗過程如圖所示(木塊均做勻速直線運動),其中F5<F1<F4<F2<F3。
①相比甲實驗,乙、丙實驗中木塊上增加砝碼是為了增大 的壓力(選填“砝碼對木塊”“木塊對木板”或“木板對桌面”)。對比甲、乙、丙三次實驗可知:在接觸面粗糙程度一定時,壓力越大,滑動摩擦力 。
②對比甲、丁、戊三次實驗可知:壓力相同時, ,滑動摩擦力越大。
(3)要探究滑動摩擦力大小跟物體運動速度是否有關(guān),需要保持 和 不變,只改變 。
(4)本實驗主要運用的研究方法是控制變量法,下列實驗中也用到了這種方法的是 。
A.探究壓力的作用效果跟什么因素有關(guān)
B.探究杠桿的平衡條件
C.測量固體的密度
8.(2022?遼寧)小玉觀看2022年冬奧會,發(fā)現(xiàn)冰壺運動員在冰面上來去自如,是因為兩只鞋底不同,如圖甲所示。她猜想滑動摩擦力的大小可能與接觸面的粗糙程度有關(guān)。為了模擬運動員的鞋底,她選用了上下表面粗糙程度不同的木塊,做了如下實驗。
(1)如圖乙所示,小玉用彈簧測力計,在水平桌面上, 拉動木塊,此時彈簧測力計的示數(shù)為 N。
(2)將乙圖中的木塊 ,重復(fù)上述操作,彈簧測力計的示數(shù)為4.0N;經(jīng)分析可得出:當 一定時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越 。
(3)同組的小明想進一步驗證小玉的結(jié)論是否正確,于是取來了10g、50g砝碼各一個,進行了丙、丁實驗(如圖所示)。當進行丁實驗時,彈簧測力計示數(shù)達到最大值時仍無法拉動木塊。為了使用現(xiàn)有器材就能完成此實驗,可采用的操作方法是 。
9.(2022?湘潭)利用如圖所示裝置探究影響滑動摩擦力的因素。長方體木塊上表面是棉布面,側(cè)面和下表面是面積不同而粗糙程度相同的木板面。實驗時,選擇不同的接觸面,通過增減砝碼,改變木塊對木板的壓力,依次水平向右拉動長木板,將每次測量結(jié)果填入下表。
(1)水平向右拉動長木板,當測力計示數(shù)穩(wěn)定時,測力計的拉力與木塊受到的滑動摩擦力大小
(選填“相等”或“不相等”),木塊受到的滑動摩擦力是水平向 。
(2)由實驗1、4可知,滑動摩擦力大小與接觸面的面積 (選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。
(3)由實驗1、5可知,其他條件相同時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越 。
(4)由實驗1、2、 (填實驗序號)可知,其他條件相同時,滑動摩擦力大小與接觸面受到的壓力成 比;由此結(jié)論可得,實驗6空格中的數(shù)據(jù)是 N。
10.(2022?鞍山)小明在做“探究影響滑動摩擦力大小因素”的實驗時,使用的器材有彈簧測力計、兩個相同的鐵塊、長木板。
(1)將鐵塊放在長木板上,用彈簧測力計拉著鐵塊沿水平方向做勻速直線運動,彈簧測力計示數(shù)如圖甲所示,則鐵塊受到滑動摩擦力的大小等于 N;
(2)如圖乙所示,將兩個鐵塊疊放在一起,重復(fù)上面的操作。比較甲、乙兩次實驗,可以得出:在接觸面的粗糙程度相同時, 越大,滑動摩擦力越 ;
(3)小明又將兩個鐵塊按照圖丙所示的方式放在長木板上進行實驗。比較乙、丙兩次實驗,可探究滑動摩擦力的大小與 的關(guān)系;
(4)實驗后小明和同學(xué)交流討論時發(fā)現(xiàn):在實驗中很難使鐵塊做勻速直線運動。于是小明設(shè)計了丁圖所示的實驗裝置,該裝置 (選填“需要”或“不需要”)長木板做勻速直線運動。當長木板的運動速度增大時,彈簧測力計的示數(shù) (選填“增大”、“減小”或“不變”)。
11.(2022?寧夏)如圖所示,是探究“影響滑動摩擦力大小因素”的實驗。
(1)為了測出滑動摩擦力的大小,實驗時應(yīng)沿水平方向拉物塊做 運動。這樣測量的依據(jù)是 。
(2)甲、乙、丙三次實驗中,滑動摩擦力最小的是 (選填“甲”、“乙”或“丙”)實驗。
(3)單杠運動員上杠前手上要涂防滑粉,是用到 兩次實驗得出的結(jié)論;他在做回環(huán)動作時手不能握杠太緊是用到 兩次實驗得出的結(jié)論。
(4)比較甲、丁兩次實驗,某同學(xué)發(fā)現(xiàn)甲實驗彈簧測力計的示數(shù)大于丁實驗彈簧測力計的示數(shù),由此得出結(jié)論:滑動摩擦大小與接觸面積的大小有關(guān);小紅同學(xué)認為結(jié)論是錯誤的,她判斷的理由是 。
12.(2022?大慶)小明想比較某兩種品牌運動鞋的防滑性能,他設(shè)計了如圖所示的實驗,實驗步驟如下:
(1)將兩種品牌的運動鞋各取一只,用彈簧測力計分別稱出它們的重力。小明觀察到未懸掛重物時彈簧測力計示數(shù)為0.2N,圖乙是測量其中一只鞋子時彈簧測力計示數(shù),其示數(shù)為 N,鞋子的實際重力為 N。
(2)用彈簧測力計掛起較輕的那只鞋子,再向里面緩慢加入細沙,直至彈簧測力計示數(shù)與懸掛較重鞋子時的示數(shù)相同。
(3)在跑步機的傳送帶上按圖甲擺放實驗用品,將彈簧測力計正確調(diào)零后,其一端固定在跑步機上,另一端鉤住鞋子。
(4)啟動跑步機,待彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后記錄彈簧測力計示數(shù),該示數(shù) (填“大于”、“等于”或“小于”)鞋子受到的摩擦力。
(5)換另一只鞋子,重復(fù)步驟(4),并記錄數(shù)據(jù)。
(6)比較步驟(4)、(5)中兩次彈簧測力計示數(shù),對應(yīng)示數(shù) (填“較大”或“較小”)的鞋子防滑性能好。
(7)如果在步驟(4)中提高傳送帶速度,那么彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后,其示數(shù)與低速時相比將
(填“變大”、“變小”或“不變”)。章節(jié)
考點
考試題型
難易度
運動和力
測量滑動摩擦力
選擇題、實驗題
★★
探究滑動摩擦力的影響因素
選擇題、實驗題
★★
實驗次數(shù)
1
2
3
4
木塊運動狀態(tài)
靜止
加速
勻速
減速
彈簧測力計示數(shù)F/N
0.6
1
0.8
0.2
序號
木塊放置情況
木塊運動速度
木板表面情況
壓力/N
彈簧測力計示數(shù)/N
1
平放
快
木板
6
1.2
2
平放
快
木板
8
1.6
3
平放
快
木板
10
2.0
4
平放
慢
木板上鋪錦布
6
1.8
5
平放
慢
木板上鋪毛巾
6
3.0
次數(shù)
壓力F壓/N
接觸面(粗糙程度)
摩擦力Ff/N
1
3
木板
1.2
2
4
木板
1.6
3
5
木板
2.0
4
5
棉布
2.5
5
5
毛巾
3.0
實驗序號
木塊與木板的接觸面
壓力
測力計示數(shù)
1
下表面與木板面
2.5N
1.2N
2
下表面與木板面
5.0N
2.4N
3
下表面與木板面
7.5N
3.6N
4
側(cè)面與木板面
2.5N
1.2N
5
上表面與木板面
2.5N
1.8N
6
上表面與木板面
5.0N
專題14 摩擦力實驗
【考點分析】
【知識點總結(jié)+例題講解】
一、測量滑動摩擦力:
1.操作:用彈簧測力計拉著物體做勻速直線運動;
摩擦力的大小與彈簧測力計的讀數(shù)相等;
2.原理:二力平衡;(物體做勻速直線運動時,物體在水平方向的拉力和摩擦力是一對平衡力)
3.實驗方法:轉(zhuǎn)換法。
【例題1】某同學(xué)用如圖所示的實驗裝置測量滑動摩擦力的大小,實驗的過程中,該同學(xué)將木塊的運動狀態(tài)和彈簧測力計的示數(shù)記錄在表格中。第4次實驗中,木塊受到的摩擦力大小是( )
A.0.6NB.1NC.0.8ND.0.2N
【答案】C
【解析】解:沿水平方向拉著物體做勻速直線運動,物體在水平方向上受到平衡力的作用,拉力大小才等于摩擦力的大小,由表可知木塊受到滑動摩擦力大小為0.8N,故C正確。
故選:C。
【變式1】如圖1所示,用水平拉力F拉著物塊在粗糙程度均勻的水平面上做直線運動。在0~45s內(nèi),其速度v與時間t、拉力F與時間t的關(guān)系圖像如圖2甲、乙所示。
(1)在前10s,物塊在水平方向受力是否平衡? ,你的判斷依據(jù)是 。
(2)在第20s,物塊受到的水平拉力大小為 ,受到的摩擦力大小為 。
(3)在第5s,物塊受到的摩擦力大小為 。
【答案】(1)否;物體做加速運動,所受到的拉力和滑動摩擦力大小不相等;(2)1000N;1000N;(3)1000N。
【解析】解:(1)根據(jù)v﹣t圖像可知,前10s內(nèi),物體做加速運動,所受到的拉力和滑動摩擦力大小不相等,所以在前10s,物塊在水平方向受力不是平衡力;
(2)由v﹣t圖像可知,木塊在10s﹣45s內(nèi),木塊運動速度不變,因此木塊做勻速直線運動,受平衡力作用,即木塊受到的拉力和滑動摩擦力為一對平衡力,大小相等,根據(jù)F﹣t圖像可知,此時木塊受到的拉力為1000N,所以滑動摩擦力也為1000N;
(3)由(2)知,根據(jù)v﹣t圖像可知,0s﹣10s內(nèi),物體做加速運動,由于滑動摩擦力與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān),與速度無關(guān),因此物體受到的滑動摩擦力仍為1000N,所以在第5s,物塊受到的摩擦力大小為1000N。
故答案為:(1)否;物體做加速運動,所受到的拉力和滑動摩擦力大小不相等;(2)1000N;1000N;(3)1000N。
二、探究滑動摩擦力的影響因素:
1.試驗原理:二力平衡;
2.試驗操作:使木塊在水平面上做 勻速直線 運動;此時摩擦力 等于 拉力;
3.試驗方法:控制變量法;
4.結(jié)論:
(1)接觸面粗糙程度相同時,壓力越大,滑動摩擦力越大;
(2)壓力相同時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大。
【例題2】1.探究“滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”的實驗操作如圖,下列分析正確的是( )
A.實驗中,彈簧測力計必須水平拉木塊勻速滑動,速度越大,摩擦力越大
B.木塊被拉動,且越來越快,若讀出某一時刻彈簧測力計的示數(shù)為2N,這時摩擦力的大小也為2N
C.正確操作,比較甲、丙得出結(jié)論:壓力相同,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大
D.若把木塊沿豎直方向截掉一部分后,繼續(xù)圖甲的操作,測得摩擦力減小,
說明滑動摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減小
【答案】C
【解析】解:A、影響摩擦力的因素是壓力的大小和接觸面的粗糙程度,與木塊運動的速度無關(guān),故A錯誤;
B、在實驗中勻速拉動木塊運動時,木塊處于平衡狀態(tài),根據(jù)二力平衡條件,木塊受到的摩擦力與拉力是一對平衡力,所以拉力與摩擦力的大小相等,故B錯誤;
C、比較甲、丙兩圖知,壓力的大小相同,接觸面的粗糙程度不同,且丙圖接觸面粗糙程,彈簧測力計的示數(shù)大,滑動摩擦力大,故得出結(jié)論:壓力相同,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大,故C正確;
D、若把木塊沿豎直方向截掉一部分后,壓力和接觸面積同時減小為原來的一半,所以探究過程中存在的問題是:未控制壓力相同,所以無法探究壓力與接觸面積之間的關(guān)系,不能得出滑動摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減小,故D錯誤。
故選:C。
【變式2】13.為了探究“滑動摩擦力大小與什么因素有關(guān)”,小明設(shè)計了如圖所示的實驗。
(1)在甲、乙、丙、丁四次實驗中,滑動摩擦力最小的是 ;若丙圖中A勻速運動則物塊A受到 (填個數(shù))力的作用;
(2)比較甲、乙實驗,是為了研究滑動摩擦力大小與 有關(guān);比較乙、丙實驗,是為了研究滑動摩擦力大小與 有關(guān);(以上兩空選填“壓力”或“接觸面粗糙程度”);
(3)比較甲、丁實驗,發(fā)現(xiàn)甲實驗彈簧測力計的示數(shù)大于丁實驗彈簧測力計的示數(shù),小明得出結(jié)論:滑動摩擦力的大小與接觸面積的大小有關(guān),你認為他的結(jié)論是 (選填“正確”或“錯誤”)的;
(4)小明要對實驗裝置進行改動,如圖戊所示,重復(fù)實驗,發(fā)現(xiàn)效果更好。實驗中,小明 (選填“一定”或“不一定”)要勻速拉動長木板,該實驗主要用到的思想方法是 。
【答案】(1)??;5;(2)壓力;接觸面粗糙程度;(3)錯誤;(4)不一定;轉(zhuǎn)換法。
【解析】解:(1)由圖示四次實驗可知,在實驗丁中,物體間的壓力最小,接觸面粗糙程度最小,因此滑動摩擦力最??;
丙圖中,豎直方向:A受到重力、砝碼對它向下的壓力,地面對它向上的支持力;水平方向:A受測力計的拉力,木板對A的摩擦力,由于A與砝碼一起做勻速直線運動,所以二者之間沒有摩擦力。綜上所述,A受5個力的作用;
(2)由圖甲、乙所示實驗可知,接觸面的粗糙程度相同而物體間的壓力不同,可以應(yīng)用甲、乙所示實驗探究滑動摩擦力大小與壓力的關(guān)系;
由圖乙、丙所示實驗可知,物體間的壓力相等而接觸面的粗糙程度不同,乙、丙所示實驗可以探究滑動摩擦力大小與接觸面粗糙程度的關(guān)系;
(3)由圖甲、丁所示實驗可知,接觸面的粗糙程度相同而物體間的壓力不同,由于沒有控制物體間的壓力相同,他的結(jié)論是錯誤的;
(4)由圖戊可知,拉動木板時物塊保持不動,物塊處于平衡狀態(tài),滑動摩擦力等于測力計的拉力,實驗時不需要勻速拉動長木板;
實驗主要用到的思想方法是轉(zhuǎn)換法。
故答案為:(1)??;5;(2)壓力;接觸面粗糙程度;(3)錯誤;(4)不一定;轉(zhuǎn)換法。
跟蹤訓(xùn)練
1.某實驗探究小組用如圖所示的裝置測量摩擦力的大小,木板水平向右運動過程中,測力計A、B示數(shù)穩(wěn)定時,其示數(shù)分別為5.0N、2.8N,此時木塊受到的摩擦力大小為( )
A.7.8NB.2.2NC.2.8ND.5.0N
【答案】C
【解析】圖中將木塊固定,木板水平向右運動過程中,木塊始終處于靜止狀態(tài),其受到的摩擦力大小等于測力計的示數(shù),測力計B示數(shù)為2.8N,故此時木塊受到的摩擦力大小為2.8N。
故選:C。
2.在探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)的實驗中,用彈簧測力計水平拉著放在長木板上的木塊做勻速直線運動,下列說法中正確的是( )
A.木塊處于平衡狀態(tài)
B.木塊勻速運動的速度越大,受到的滑動摩擦力也越大
C.用力拉木塊,木塊才運動,說明力的作用是維持物體運動
D.手對彈簧測力計的拉力與木塊受到的滑動摩擦力是一對平衡力
【答案】A
【解析】解:A、用彈簧測力計水平拉著放在長木板上的木塊做勻速直線運動,故木塊處于平衡狀態(tài),故A正確;
B、影響摩擦力的因素是壓力的大小和接觸面的粗糙程度,與木塊運動的速度無關(guān),故B錯誤;
C、用力拉木塊,木塊才運動,說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因,故C錯誤;
D、手對彈簧測力計的拉力與木塊受到的滑動摩擦力沒有作用在同一物體上,故不是一對平衡力,故的錯誤。
故選:A。
3.在“探究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗中,三幅圖中均是完全相同的木塊和木板,圖甲、圖乙中木板靜止,木塊、鐵塊水平向右做勻速直線運動;圖丙中電動裝置D帶動木板水平向左做勻速直線運動,彈簧測力計水平固定在豎直墻壁上,木塊相對地面處于靜止狀態(tài)。下列說法中正確的是( )
A.若圖丙中木板做加速運動,則彈簧測力計讀數(shù)一定不等于木塊受到的摩擦力大小
B.圖甲與圖丙相比,甲中彈簧測力計指針位置更穩(wěn)定,讀數(shù)更準確
C.利用甲、乙兩圖,可以探究滑動摩擦力大小跟壓力大小是否有關(guān)
D.利用乙、丙兩圖,不能探究滑動摩擦力大小跟壓力大小是否有關(guān)
【答案】C
【解析】解:A、若圖丙中木板做加速運動,木塊相對于地面處于靜止狀態(tài),水平方向上受到的拉力和滑動摩擦力是一對平衡力,則彈簧測力計讀數(shù)一定等于木塊受到的摩擦力大小,故A錯誤;
B、圖丙中,當拉動長木板運動的過程中,無論木板是否做勻速直線運動,木塊保持靜止狀態(tài),根據(jù)二力平衡的條件知:此時彈簧測力計的示數(shù)等于滑動摩擦力的大小,彈簧測力計不動,而圖甲實驗中只有當木塊被拉動做勻速直線運動時,其彈簧測力計示數(shù)才等于滑動摩擦力大小,由此可知圖丙中的彈簧測力計示數(shù)更穩(wěn)定,讀數(shù)更準確,故B錯誤;
CD、利用甲、乙兩圖或者乙、丙兩圖可知,接觸面的粗糙程度相同,壓力的大小不同,所以可以甲、乙兩圖或者乙、丙兩圖均可探究滑動摩擦力大小跟壓力大小是否有關(guān),故C正確,D錯誤。
故選:C。
4.在“探究滑動摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”的實驗中,小王小組利用同一長方體木塊進行了如圖所示的實驗,下面有關(guān)實驗討論交流的說法正確的是( )
A.摩擦力的測量用到了轉(zhuǎn)換法
B.為了測量方便可以斜向上勻速拉動木塊
C.乙、丙兩圖實驗現(xiàn)象比較,說明滑動摩擦力大小與壓力大小無關(guān)
D.本次實驗器材只能研究滑動摩擦力大小與壓力大小、接觸面粗糙程度的關(guān)系
【答案】A
【解析】解:A、彈簧滑動摩擦力時,滑動摩擦力不能直接測量,是通過測量拉力大小,間接測量滑動摩擦力,這種方法是轉(zhuǎn)換法,故A正確。
B、當彈簧測力計水平拉動木塊在水平面上進行勻速直線運動時,木塊受到的水平向右拉力和水平向左的滑動摩擦力是一對平衡力,滑動摩擦力大小等于彈簧測力計示數(shù),如果彈簧測力計斜向上拉,木塊受到的拉力和滑動摩擦力不是平衡力,滑動摩擦力大小不等于彈簧測力計示數(shù),故B錯誤。
C、乙、丙兩圖,沒有控制壓力大小不變,也沒有控制接觸面粗糙程度不變,所以兩個實驗不能探究滑動摩擦力大小的影響因素,故C錯誤。
D、實驗不但能探究滑動摩擦力跟壓力大小關(guān)系、接觸面粗糙程度關(guān)系,還能探究滑動摩擦力跟接觸面積的關(guān)系,故D錯誤。
故選:A。
5.在探究“影響滑動摩擦力的因素”實驗時,將木塊A放置在水平木板B上,加一個砝碼,將彈簧測力計一端固定在墻上,另一端系在A上,如圖所示,當向左勻速拉動B時,A相對于地面靜止,下列說法中錯誤的是( )
A.此裝置可探究滑動摩擦力與壓力的關(guān)系
B.B對A的摩擦力與測力計對A的拉力是平衡力
C.A受到B的摩擦力方向為水平向左
D.若增大B的速度,測力計的示數(shù)會變大
【答案】D
【解析】解:A、兩物體間接觸面的粗糙程度不變,在A上加減砝碼可以改變物體間的壓力大小,該實驗裝置可以探究滑動摩擦力大小與壓力的關(guān)系,故A正確;
B、在B對A的摩擦力與彈簧測力計的拉力作用下木塊A靜止,處于平衡狀態(tài),則A受B的摩擦力與測力計拉力是一對平衡力,故B正確;
C、A處于平衡狀態(tài),由平衡條件可知,A受到的滑動摩擦力f=F,A相對于B向右運動,A受到的滑動摩擦力方向水平向左,故C正確;
D、滑動摩擦力與物體間接觸面的粗糙程度和物體間的壓力有關(guān),與物體的運動速度無關(guān),如果增大拉動B的速度,A、B間接觸面的粗糙程度、物體間的壓力保持不變,物體間的滑動摩擦力不變,由平衡條件可知,測力計的示數(shù)不變,故D錯誤。
故選:D。
6.如圖所示,在探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)的實驗中,小明將彈簧測力計圓環(huán)固定在墻上,掛鉤掛著木塊,木塊下面是一長木板,實驗時用F=10N的拉力拉著長木板在粗糙水平面上向左做勻速直線運動,經(jīng)過2s移動了40cm,下列說法中正確的是( )
①實驗時必須勻速拉動長木板;
②長木板受到的重力和地面對長木板的支持力是一對相互作用力;
③彈簧測力計的示數(shù)小于10N;
④A所受的支持力等于A所受的重力;
A.①②④B.③④C.①③D.②④
【答案】B
【解析】解:①將彈簧測力計圓環(huán)固定在墻上,掛鉤掛著木塊,木塊下面是一長木板,實驗時拉著長木板沿著水平向左運動,不一定要木板做勻速直線運動,故①錯誤;
②地面對長木板的支持力等于長木板和木塊的總重力;長木板受到的重力小于地面對長木板的支持力,不是一對相互作用力,故②錯誤;
③實驗時用F=10N的拉力拉著長木板在粗糙水平面上向左做勻速直線運動,長木板受水平地面和木塊A的摩擦力,F(xiàn)=f地+fA,fA與彈簧測力計的拉力是一對平衡力,大小相等,所以彈簧測力計的示數(shù)小于10N,故③正確;
④A靜止不動,在豎直方向上受到豎直向下的重力、豎直向上的支持力的作用,這兩個力是一對平衡力,大小相等,故④正確;
故選:B。
7.如圖是“測量滑動摩擦力大小”的實驗裝置示意圖。
如圖,水平拉動木板,待測力計示數(shù)穩(wěn)定后,測力計A的示數(shù)為4.0N,測力計B的示數(shù)為2.5N,木塊受到的滑動摩擦力大小為 N.若增大拉力,當A的示數(shù)為4.8N時,B的示數(shù)為 N。
【答案】2.5;2.5。
【解析】解:如圖所示,彈簧測力計B的示數(shù)為2.5N,根據(jù)二力平衡,則木塊受到的摩擦力大小為2.5N.若拉力增大到4.8N,木板將做加速運動,因壓力和接觸面粗糙程度不變,故木塊受到的摩擦力將不變,還是2.5N。
故答案為:2.5;2.5。
8.一個重為30N的木塊:
(1)如圖甲,將木塊放在水平面上,受10N的水平推力F1,木塊未動,這時木塊所受摩擦力 (大于/等于/小于)10N.當水平推力F增大到12N時,木塊恰好做勻速直線運動。當水平推力增大到20N時,木塊所受摩擦力為 N。
(2)如圖乙,木塊被50N的水平壓力F2壓在豎直墻壁上保持靜止,木塊所受摩擦力為 N,方向 。若增大水平壓力F2,木塊受到的摩擦力將 (增大/不變/減?。?。
(3)為了測量木塊與木板間的滑動摩擦力,小明將輕質(zhì)彈簧測力計一端固定,另一端鉤住木塊,木塊下面是一長木板。如圖丙所示,實驗時拉著長木板沿水平方向向右運動,讀出彈簧測力計示數(shù)即可測出木塊所受摩擦力大小,此時木塊受到摩擦力的方向是 ,這種測量方法的優(yōu)點是 (寫出一種即可)。
【答案】(1)等于;12;(2)30;豎直向上;不變;(3)水平向右;測不需要控制木板做勻速直線運動,方便實驗操作(彈簧測力計處于靜止狀態(tài),便于讀數(shù))。
【解析】解:(1)木塊受10N的水平推力,木塊未動,說明木塊處于靜止狀態(tài),則在水平方向上所受的推力與摩擦力是一對平衡力,大小相等,則摩擦力等于10N;
當水平推力增大到12N時,木塊恰好做勻速直線運動,所以此時滑動摩擦力與推力是一對平衡力,大小等于12N,當水平推力增大到20N時,木塊對地面的壓力和接觸面的粗糙程度不變,所以摩擦力不變,仍為12N;
(2)用50N的力把木塊壓在豎直墻壁上,木塊在豎直墻壁上靜止不動,木塊處于靜止狀態(tài),受平衡力作用,即豎直向下的重力和豎直向上的摩擦力是一對平衡力,則摩擦力f=G=30N;若將F2增大,木塊仍然處于靜止狀態(tài),木塊受到的摩擦力仍和重力相等,即木塊受到的摩擦力不變;
(3)木塊處于靜止狀態(tài),在水平方向上受力平衡,彈簧測力計的拉力水平向左,則滑動摩擦力方向是水平向右;
如圖丙所示的實驗裝置中,木塊與彈簧測力計固定不動,拉動木板運動,
該裝置的優(yōu)點是:不需要控制木板做勻速直線運動,方便實驗操作;彈簧測力計處于靜止狀態(tài),便于讀數(shù)。
故答案為:(1)等于;12;(2)30;豎直向上;不變;(3)水平向右;測不需要控制木板做勻速直線運動,方便實驗操作(彈簧測力計處于靜止狀態(tài),便于讀數(shù))。
9.如圖所示,是小剛“探究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗。
(1)小剛將木塊置于水平面上(圖甲),用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊,使其做 運動,滑動摩擦力的大小為 N;第二次、第三次小剛以不同的速度勻速拉動木塊,他發(fā)現(xiàn)滑動摩擦力的大小 (選填“變大”、“不變”或“變小”)。
(2)小剛發(fā)現(xiàn)要讓木塊做勻速直線運動很難,與同組同學(xué)討論后,改用如圖乙所示的裝置,把彈簧秤水平固定在擋板上進行實驗,水平向左拉動下面的平板小車,木塊受到 摩擦力(選填“靜”或“滑動”),記下彈簧測力計示數(shù);在木塊上放不同的鉤碼數(shù),重復(fù)上述實驗,分別記下彈簧測力計示數(shù),分析數(shù)據(jù)、推理可初步得出實驗結(jié)論:當接觸面粗糙程度一定時, 越大,滑動摩擦力越大。
(3)小剛進一步探究滑動摩擦力的大小與接觸面粗糙程度的關(guān)系,在木塊下表面貼上摩擦很大的橡膠,當測力計示數(shù)達到最大值時,仍沒拉動平板小車,為了使用現(xiàn)有實驗器材順利完成此實驗探究,小剛可采取的辦法是 。
【答案】(1)勻速直線;1.6;不變;(2)滑動;壓力;(3)換用質(zhì)量較小的木塊。
【解析】解:(1)將木塊置于水平木板上,用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊,使其做勻速直線運動,根據(jù)二力平衡,這時滑動摩擦力的大小等于彈簧測力計拉力的大小;
由圖甲可知,測力計每小格為0.1N,示數(shù)為1.6N,此時木塊受到的滑動摩擦力大小為1.6N;
若在此基礎(chǔ)上,第二次、第三次小剛以不同的速度勻速拉動木塊,因壓力大小和接觸面的粗糙程度,則木塊和木板之間的滑動摩擦力大小不變;
(2)由于木塊和長木板間存在相對運動,所以長木板給木塊的摩擦力為滑動摩擦力;
在木塊上添加砝碼,會增大木塊對長木板的壓力,此時摩擦力變大,由此可知:在接觸面粗糙程度一定時,壓力越大,物體所受滑動摩擦力越大;
(3)當測力計示數(shù)達到最大值時,仍沒拉動平板小車,是因為木塊和平板小車之間的摩擦力太大,滑動摩擦力受壓力和接觸面的粗糙程度的影響,所以為了使用現(xiàn)有實驗器材順利完成此實驗探究,小剛可采取的辦法是換用質(zhì)量較小的木塊。
故答案為:(1)勻速直線;1.6;不變;(2)滑動;壓力;(3)換用質(zhì)量較小的木塊。
10.如圖所示是研冰“探究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗。銅塊和木塊的大小和形狀完全相同,在實驗前研冰提出了以下幾種猜想:
猜想一:滑動摩擦力的大小與壓力的大小有關(guān)
猜想二:滑動摩擦力的大小與物體間接觸面的粗糙程度有關(guān)
猜想三:滑動摩擦力的大小與物體間的接觸面積大小有關(guān)
(1)實驗時彈簧測力計拉著物體沿水平方向做 運動,此時彈簧測力計的示數(shù)即為物體所受滑動摩擦力的大小;
(2)比較甲、乙兩圖,可得到的結(jié)論是 ;
(3)比較乙、丙兩圖可得出滑動摩擦力的大小與 有關(guān);
(4)要“探究滑動摩擦力大小與接觸面積大小是否有關(guān)”,研冰將木塊和銅塊做為一個整體豎著放置在長木板上,如丁圖,測出滑動摩擦力的大小并與乙比較。得出:滑動摩擦力的大小與接觸面積的大小有關(guān),你認為研冰同學(xué)的結(jié)論是 (選填“正確”或“錯誤”)的。
(5)研冰同學(xué)本實驗采用的探究方法是 (選填“控制變量法”或“等效替代法”)。
【答案】(1)勻速直線; (2)接觸面粗糙程度一定,壓力越大,滑動摩擦力越大;(3)接觸面的粗糙程度;(4)錯誤;(5)控制變量法。
【解析】解:(1)只有當二力平衡時拉力與摩擦力才相等,所以要求此時要做勻速直線運動;
(2)根據(jù)控制變量法,甲、乙兩圖中接觸面的粗糙程度相同,壓力不同,摩擦力不同,因此可得出結(jié)論:接觸面粗糙程度一定,壓力越大,滑動摩擦力越大;
(3)兩物塊交換位置疊放的目的是為了控制壓力相同,比較乙、丙兩圖可得出滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān);
(4)小明將木塊和銅塊做為一個整體豎著放置在長木板上,如丁圖,測出滑動摩擦力的大小并與乙比較。得出:滑動摩擦力的大小與接觸面積的大小有關(guān),小明的結(jié)論雖然壓力相同,但沒有控制接觸面的粗糙程度相同,所以結(jié)論是錯誤;
(5)研冰同學(xué)本實驗采用的探究方法是控制變量法。
故答案為:(1)勻速直線; (2)接觸面粗糙程度一定,壓力越大,滑動摩擦力越大;(3)接觸面的粗糙程度;(4)錯誤;(5)控制變量法。
11.小美同學(xué)為了探究“滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”,設(shè)計實驗并進行了如圖所示的操作。
(1)實驗時,不管在何種表面上,彈簧測力計拉木塊要做 運動。
(2)丙圖中木塊上放置了一個鉤碼,作用是改變了木塊對接觸面的 。通過比較圖 和圖 兩個測力計示數(shù)大小,可以得出結(jié)論:在壓力一定時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大。
(3)小華將木塊沿豎直方向截去一半后,測得木塊所受的滑動摩擦力變?yōu)樵瓉淼囊话?,他由此得出:滑動摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減小,他探究過程存在的問題是沒有控制
相同。
【答案】(1)勻速直線;(2)壓力;甲;乙;(3)壓力。
【解析】解:(1)只有沿水平方向用彈簧測力計拉動木塊做勻速直線運動,木塊在水平方向上受到平衡力的作用,拉力大小才等于摩擦力的大小。
(2)丙圖中木塊上放置了一個鉤碼,作用是改變了木塊對接觸面的壓力。
影響滑動摩擦力大小因素有兩個:壓力大小和接觸面的粗糙程度,研究與其中一個因素的關(guān)系時,要控制另外一個因素不變。研究滑動摩擦力大小與接觸面粗糙程度的關(guān)系,要控制壓力相同,故通過比較圖甲和圖乙兩個測力計示數(shù)大小,可以得出結(jié)論:在壓力一定時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大。
(3)研究滑動摩擦力的大小與接觸面積的大小關(guān)系,要控制壓力和接觸面粗糙程度相同,小華將木塊沿豎直方向截去一半后,壓力大小發(fā)生了改變,測得木塊所受的滑動摩擦力變?yōu)樵瓉淼囊话?,他由此得出:滑動摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減小,他探究過程存在的問題是沒有控制壓力相同。
故答案為:(1)勻速直線;(2)壓力;甲;乙;(3)壓力。
12.小李用如圖甲所示的裝置,探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)。他提出了以下幾種猜想:
A.與所受壓力有關(guān)
B.與物體運動的速度大小有關(guān)
C.與物體間的接觸面積大小有關(guān)
D.與物體間接觸面的粗糙程度有關(guān)
(1)實驗過程中,彈簧測力計 (選填“必須”或“不必”)沿水平方向拉著物塊在水平長木板上做直線運動。
(2)分析序號為1、2、3的三組實驗數(shù)據(jù)可得:滑動摩擦力的大小與接觸面所受壓力F壓大小的關(guān)系式是f= ;
(3)要驗證猜想D是否正確,應(yīng)選擇表中序號為 的三組實驗數(shù)據(jù),可得到的結(jié)論是: ,滑動摩擦力越大。
(4)分析以上實驗數(shù)據(jù), (選填能或不能)驗證猜想B是否正確。
(5)某次實驗中拉動木塊由靜止到勻速直線運動的過程中,彈簧測力計對木塊的拉力F隨時間t的變化圖像如圖乙所示,其中0~4s木塊處于靜止狀態(tài),此后木塊開始滑動。分析圖像可知:在這次實驗中,要使木塊由靜止開始運動,至少要用 N的水平拉力拉木塊;在實驗過程中,如果木塊受到的拉力是2N,則下列對木塊所處狀態(tài)的判斷,正確的是 。
A.靜止 B.勻速直線運動 C.靜止或勻速直線運動 D.條件不足,無法判斷。
(6)小李在老師的指導(dǎo)下對實驗裝置進行改進,用如圖丙所示的方式測滑動摩擦力發(fā)現(xiàn)效果更好。圖乙實驗中 (選填“一定”或“不一定”)要勻速拉動水平長木板做直線運動。
【答案】(1)必須;(2)0.2F壓;(3)1、4、5; 在壓力一定時,接觸面越粗糙; (4)不能;(5)2.3;C;(6)不一定。
【解析】解:(1)實驗時,用彈簧測力計水平拉動木塊,使其在水平桌面上做做勻速直線運動,物體在水平方向上受到平衡力的作用,根據(jù)二力平衡知識,可知滑動摩擦力的大小等于拉力的大小;
(2)分析序號為1、2、3的三組實驗數(shù)據(jù)可知,彈簧測力計的示數(shù)等于壓力的0.2倍,則摩擦力為壓力的0.2倍,即f=0.2F壓;
(3)要驗證猜想D是否正確,實驗中需要控制壓力相同,接觸面的粗糙程度不同,故應(yīng)選擇表中序號為1、4、5的三組實驗數(shù)據(jù);根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知,在壓力相同時,接觸面越粗糙,彈簧測力計示數(shù)越大,摩擦力越大,故可得到的結(jié)論是:在壓力一定時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大;
(4)探究滑動摩擦力大小與物體運動的速度的關(guān)系時,需要控制壓力、接觸面的粗糙程度相同,速度不同,根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知,不能完成實驗探究;
(5)分析圖乙可知,要使木塊由靜止開始運動,至少要用2.3N的力;
當物體做勻速直線運動時,拉力等于滑動摩擦力,由圖乙知做勻速直線運動時,拉力為2.0N時,滑動摩擦力為2.0N,當拉力為2.3N時,壓力和接觸面的粗糙程度都不變,滑動摩擦力不變,仍為2.0N;由圖乙知:當木塊受到的拉力是2.0N時,木塊可能靜止(還沒拉動),也可能做勻速直線運動;
(6)如圖乙所示的方式測量滑動摩擦力,木塊相對于長木板相對靜止,受到的測力計的拉力與受到的摩擦力為一對平衡力,此時木塊處于平衡狀態(tài),故圖乙實驗中不一定要勻速拉動長木板。
故答案為:(1)必須;(2)0.2F壓;(3)1、4、5; 在壓力一定時,接觸面越粗糙; (4)不能;(5)2.3;C;(6)不一定。
真題過關(guān)
一、選擇題(共4小題):
1.(2022?日照)如圖是探究影響滑動摩擦力大小因素的實驗,下列可以增加木塊受到滑動摩擦力的是( )
A.增加水平拉力的大小
B.在木塊上面增加砝碼
C.提高木塊勻速運動的速度
D.換用木塊面積小的一面接觸木板
【答案】B
【解析】解:木塊受到滑動摩擦力大小與壓力大小和接觸面粗糙程度有關(guān),與其他因素?zé)o關(guān);在木塊上面增加砝碼可以增大木塊對接觸木板的壓力,可以增加木塊受到滑動摩擦力;增加水平拉力的大小、提高木塊勻速運動的速度、換用木塊面積小的一面接觸木板都不會增加木塊受到滑動摩擦力,故B正確,ACD錯誤。
故選:B。
2.(2022?呼和浩特)小芳同學(xué)用圖示裝置研究滑動摩擦力,用力F水平向右勻速拉動長木板的過程中,木塊保持靜止不動。下列說法正確的是( )
A.木塊所受摩擦力方向水平向左
B.地面對長木板的摩擦力與力F是平衡力
C.力F增大時,木塊所受滑動摩擦力大小不變
D.若彈簧測力計示數(shù)為5N,則力F大小也為5N
【答案】C
【解析】解:A、木塊保持靜止不動,水平方向上受力平衡,彈簧測力計對木塊的拉力水平向左,則木塊受到的摩擦力水平向右,故A錯誤;
B、用力F水平向右勻速拉動長木板的過程中,木板在水平方向上受力平衡,水平方向上受到水平向右的拉力F、水平向左的地面對木板的摩擦力、水平向左的木塊對木板的摩擦力,所以地面對長木板的摩擦力與力F不是平衡力,故B錯誤;
C、力F增大時,木塊對木板的壓力大小、接觸面的粗糙程度不變,所以木塊所受滑動摩擦力大小不變,故C正確;
D、若彈簧測力計示數(shù)為5N,則力F應(yīng)大于5N,故D錯誤。
故選:C。
3.(2022?棗莊)下列四幅圖是小明在探究“影響滑動摩擦力大小因素”時設(shè)計的實驗方案。以下說法正確的是( )
A.通過甲、乙對比,可探究壓力大小對滑動摩擦力大小的影響
B.通過甲、丁對比,可探究接觸面積的大小對滑動摩擦力大小的影響
C.通過乙、丙對比,可探究壓力大小對滑動摩擦力大小的影響
D.通過乙、丁對比,可探究接觸面的粗糙程度對滑動摩擦力大小的影響
【答案】A
【解析】解:A、通過甲、乙對比,接觸面的粗糙程度相同,壓力大小不同,通過簧測力計示數(shù)表現(xiàn)摩擦力的大小,由此可知,通過甲、乙對比,可探究壓力大小對滑動摩擦力大小的影響,故A正確;
B、甲、丁對比,壓力相同,接觸面的粗糙程度不同,接觸面積的大小不同,兩個變量,因此不能探究接觸面的大小對滑動摩擦力大小的影響,故B錯誤;
C、通過乙、丙對比,接觸面的粗糙程度不相同,壓力大小不同,兩個變量,因此不能探究壓力大小對滑動摩擦力大小的影響,故C錯誤;
D、通過乙、丁對比,接觸面積的大小不同,壓力大小不同,接觸面的粗糙程度不同,三個變量,因此不能探究接觸面的粗糙程度對滑動摩擦力大小的影響,故D錯誤。
故選:A。
4.(2022?北京)小京在探究影響滑動摩擦力大小的因素時,用彈簧測力計水平拉動木塊沿水平木板做勻速直線運動,如圖甲所示;將鐵塊放在木塊上,再次用彈簧測力計水平拉動木塊,使木塊和鐵塊沿同一水平木板做勻速直線運動,如圖乙所示。下列說法正確的是( )
A.圖甲所示實驗中,彈簧測力計的示數(shù)小于滑動摩擦力的大小
B.圖乙所示實驗中,木板受到的壓力等于木塊受到的重力
C.甲、乙兩次實驗,探究的是滑動摩擦力的大小與壓力是否有關(guān)
D.甲、乙兩次實驗,探究的是滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度是否有關(guān)
【答案】C
【解析】解:A、用彈簧測力計水平拉動木塊沿水平木板做勻速直線運動,此時滑動摩擦力的大小等于拉力的大小,即彈簧測力計的示數(shù)等于滑動摩擦力的大小,故A錯誤;
B、圖乙所示實驗中,木板受到的壓力等于木塊和鐵塊的重力之和,故B錯誤;
CD、滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度和壓力有關(guān),分析甲、乙兩圖可知彈簧測力計水平拉動木塊沿水平木板做勻速直線運動時,接觸面的粗糙程度沒有改變,將鐵塊放在木塊上,再次用彈簧測力計水平拉動木塊時,木板受到的壓力變大,所以甲、乙兩次實驗,探究的是滑動摩擦力的大小與壓力是否有關(guān),故C正確;D錯誤。
故選:C。
二、實驗探究題(共8小題):
5.(2022?淮安)如圖所示,探究影響滑動摩擦力大小的因素。
(1)用彈簧測力計沿水平方向拉木塊,木塊沒有運動,水平方向受到的摩擦力大小 (選填“大于”“小于”或“等于”)拉力大小。
(2)要測量滑動摩擦力的大小,木塊應(yīng)沿水平方向做 運動,圖甲中木塊做勻速運動,受到的滑動摩擦力大小為 N。
(3)比較甲、乙兩次實驗數(shù)據(jù),可初步確定滑動摩擦力的大小與 有關(guān)。
(4)比較甲、丙兩次實驗數(shù)據(jù), (選填“能”或“不能”)得到“滑動摩擦力的大小與接觸面粗糙程度有關(guān)”的結(jié)論,理由是 。
【答案】(1)等于;(2)勻速直線;1.4;(3)壓力大??;(4)不能;沒有控制壓力相同。
【解析】解:(1)剛開始拉木塊時,木塊沒有被拉動,木塊處于靜止狀態(tài),由二力平衡條件可知,此時木塊所受摩擦力大小等于拉力的大??;
(2)用彈簧測力計水平拉動木塊,使其做勻速直線運動時,則木塊水平方向上受到拉力和滑動摩擦力的作用,這兩個力平衡力,根據(jù)二力平衡條件,滑動摩擦力大小等于拉力大??;
彈簧測力計分度值為0.1N,此時示數(shù)為1.4N,故滑動摩擦力為1.4N;
(3)甲、乙兩實驗壓力大小不同,接觸面的粗糙程度相同,所以甲、乙兩次實驗是為了探究摩擦力與壓力大小的關(guān)系;
(4)比較如圖甲和丙兩次實驗可知,兩次實驗中壓力大小和接觸面的粗糙程度都不相同,不能得出滑動摩擦力的大小跟接觸面的粗糙程度有關(guān)的結(jié)論。
故答案為:(1)等于;(2)勻速直線;1.4;(3)壓力大??;(4)不能;沒有控制壓力相同。
6.(2022?鄂爾多斯)圖甲是“探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”實驗的裝置。
(1)實驗中水平拉動物塊B做勻速直線運動,根據(jù) 知識,測出物塊B所受滑動摩擦力的大小,此運動過程中砝碼 (選填“受”或“不受”)摩擦力。
(2)“創(chuàng)新小組”在實驗過程中記錄的數(shù)據(jù)如表:
①比較3、4、5三次實驗數(shù)據(jù),可以得出結(jié)論:在 相同時,接觸面越 ,滑動摩擦力越大。
②該組又將木板A組裝成斜面,如圖乙所示,將物塊B和砝碼的總重力增加到10N,
在用F=9.2N的拉力沿斜面勻速將物塊B由底端拉到頂端的過程中,物塊B克服摩擦力做功為 J,物塊B對斜面的壓力為 N。(木板的厚度忽略不計)
(3)由于圖甲實驗中較難保持物塊B做勻速運動,彈簧測力計示數(shù)不穩(wěn)定?!翱萍夹〗M”改為用圖丙進行實驗后,發(fā)現(xiàn)在拉動木板A'運動的過程中,測力計示數(shù)變化明顯,
其原因可能是 。
【答案】(1)二力平衡;不受;(2)①壓力;粗糙;②3.2;8;(3)接觸面的粗糙程度不同。
【解析】解:(1)彈簧測力計顯示拉力大小,物塊在水平面上進行勻速直線運動,物塊受到水平向左的滑動摩擦力和水平向右的拉力作用,這兩個力是平衡力,大小相等,從而間接測量滑動摩擦力大?。淮诉\動過程中砝碼相對于木塊沒有發(fā)生相對滑動,也沒有發(fā)生相對滑動的趨勢,所以不受摩擦力;
(2)①比較3、4、5三次實驗數(shù)據(jù),可以得出結(jié)論:在壓力相同時,接觸面越粗糙,彈簧測力計示數(shù)越大,滑動摩擦力越大;
②拉力做的總功:W總=Fs=9.2N×1m=9.2J;所做的有用功:W有用=Gh=10N×0.6m=6J,則額外功為:W額=W總﹣W有用=9.2J﹣6J=3.2J,則摩擦力的大小為:f=W額s=3.2N1m=3.2N;
根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知,摩擦力與壓力的關(guān)系為:f=0.4F壓,則壓力的大小為:F壓=f0.4=;
(3)現(xiàn)在拉動木板A'運動的過程中,測力計示數(shù)變化明顯,這說明此時的滑動摩擦力發(fā)生了改變,原因可能是接觸面的粗糙程度不同。
故答案為:(1)二力平衡;不受;(2)①壓力;粗糙;②3.2;8;(3)接觸面的粗糙程度不同。
7.(2022?淄博)小明用木塊、木板、毛巾、玻璃板、砝碼、彈簧測力計等器材探究影響滑動摩擦力大小的因素。
(1)木塊在水平面上被拉動時所受滑動摩擦力的大小無法直接測量,可依據(jù)二力平衡的條件,拉動木塊做勻速直線運動,則滑動摩擦力的大小等于 的大小。
(2)實驗過程如圖所示(木塊均做勻速直線運動),其中F5<F1<F4<F2<F3。
①相比甲實驗,乙、丙實驗中木塊上增加砝碼是為了增大 的壓力(選填“砝碼對木塊”“木塊對木板”或“木板對桌面”)。對比甲、乙、丙三次實驗可知:在接觸面粗糙程度一定時,壓力越大,滑動摩擦力 。
②對比甲、丁、戊三次實驗可知:壓力相同時, ,滑動摩擦力越大。
(3)要探究滑動摩擦力大小跟物體運動速度是否有關(guān),需要保持 和 不變,只改變 。
(4)本實驗主要運用的研究方法是控制變量法,下列實驗中也用到了這種方法的是 。
A.探究壓力的作用效果跟什么因素有關(guān)
B.探究杠桿的平衡條件
C.測量固體的密度
【答案】(1)彈簧測力計對木塊拉力;(2)①木塊對木板;越大;②接觸面越粗糙;(3)壓力大小;接觸面的粗糙程度;物體運動的速度;(4)A。
【解析】解:(1)用彈簧測力計水平拉動木塊,使它沿水平長木板做勻速直線運動,根據(jù)二力平衡知識可知,木塊受到的摩擦力大小等于彈簧測力計對木塊拉力的大??;
(2)①相比甲實驗,乙、丙實驗中木塊上增加砝碼,木塊對水平面的壓力大小等于木塊和砝碼的總重力,從而增大木塊對木板的壓力;對比甲、乙、丙三次實驗可知,接觸面的粗糙程度相同,壓力大小不同,滑動摩擦力大小不同,故對比甲、乙、丙三次實驗可知:在接觸面粗糙程度一定時,壓力越大,滑動摩擦力越大;
②對比甲、丁、戊三次實驗可知:壓力相同,接觸面粗糙程度不同,且接觸面越粗糙,測力計的示數(shù)越大,故壓力相同時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大;
(3)探究滑動摩擦力是否和物體運動速度有關(guān),應(yīng)保持壓力大小和接觸面的粗糙程度一定,使物體在不同的速度下做勻速直線運動;
(4)本實驗探究主要運用的科學(xué)探究方法是控制變量法:
A、壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積的大小有關(guān),實驗探究時應(yīng)采用控制變量法;
B、探究杠桿的平衡條件,采用多次測量尋找普遍規(guī)律,沒有采用控制變量法;
C、測量固體的密度多次測量取平均值,為了減小誤差,沒有采用控制變量法;
故選A。
故答案為:(1)彈簧測力計對木塊拉力;(2)①木塊對木板;越大;②接觸面越粗糙;(3)壓力大?。唤佑|面的粗糙程度;物體運動的速度;(4)A。
8.(2022?遼寧)小玉觀看2022年冬奧會,發(fā)現(xiàn)冰壺運動員在冰面上來去自如,是因為兩只鞋底不同,如圖甲所示。她猜想滑動摩擦力的大小可能與接觸面的粗糙程度有關(guān)。為了模擬運動員的鞋底,她選用了上下表面粗糙程度不同的木塊,做了如下實驗。
(1)如圖乙所示,小玉用彈簧測力計,在水平桌面上, 拉動木塊,此時彈簧測力計的示數(shù)為 N。
(2)將乙圖中的木塊 ,重復(fù)上述操作,彈簧測力計的示數(shù)為4.0N;經(jīng)分析可得出:當 一定時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越 。
(3)同組的小明想進一步驗證小玉的結(jié)論是否正確,于是取來了10g、50g砝碼各一個,進行了丙、丁實驗(如圖所示)。當進行丁實驗時,彈簧測力計示數(shù)達到最大值時仍無法拉動木塊。為了使用現(xiàn)有器材就能完成此實驗,可采用的操作方法是 。
【答案】(1)勻速直線;2.4;(2)上下顛倒;壓力;大;(3)將50g砝碼取下?lián)Q成10g砝碼,重新實驗。
【解析】解:(1)在水平桌面上,用彈簧測力計拉動木塊做勻速直線運動,此時物體受到拉力與摩擦力為一對平衡力,根據(jù)二力平衡知識可知,木塊所受的滑動摩擦力大小為測力計示數(shù),彈簧測力分度值為0.2N,測力計示數(shù)為2.4N,故木塊所受的滑動摩擦力大小為2.4N;
(2)由題意知,要保持壓力大小不變,增大接觸面的粗糙程度,需將木塊上下顛倒即可,彈簧測力計的示數(shù)變大為4.0N,可得當壓力一定時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大;
(3)由圖知,小明用50g的砝碼放到了木塊的上方,彈簧測力計示數(shù)達到最大值時仍無法拉動木塊,說明摩擦力太大,可選用10g的砝碼將50g的換下,減小了壓力,從而減小摩擦力完成實驗。
故答案為:(1)勻速直線;2.4;(2)上下顛倒;壓力;大;(3)將50g砝碼取下?lián)Q成10g砝碼,重新實驗。
9.(2022?湘潭)利用如圖所示裝置探究影響滑動摩擦力的因素。長方體木塊上表面是棉布面,側(cè)面和下表面是面積不同而粗糙程度相同的木板面。實驗時,選擇不同的接觸面,通過增減砝碼,改變木塊對木板的壓力,依次水平向右拉動長木板,將每次測量結(jié)果填入下表。
(1)水平向右拉動長木板,當測力計示數(shù)穩(wěn)定時,測力計的拉力與木塊受到的滑動摩擦力大小
(選填“相等”或“不相等”),木塊受到的滑動摩擦力是水平向 。
(2)由實驗1、4可知,滑動摩擦力大小與接觸面的面積 (選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。
(3)由實驗1、5可知,其他條件相同時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越 。
(4)由實驗1、2、 (填實驗序號)可知,其他條件相同時,滑動摩擦力大小與接觸面受到的壓力成 比;由此結(jié)論可得,實驗6空格中的數(shù)據(jù)是 N。
【答案】(1)相等;右;(2)無關(guān);(3)大;(4)3;正;3.6。
【解析】解:(1)水平勻速拉動木板,待測力計示數(shù)穩(wěn)定后,木塊受力平衡,水平方向上的拉力和摩擦力是一對平衡力,根據(jù)二力平衡的知識,木塊受到的滑動摩擦力與測力計示數(shù)大小相等;
水平向右勻速直線拉動木條,木塊相對與木板向左運動,則木塊受到木板的摩擦力方向水平向右;
(2)由實驗1、4和題意可知,壓力大小和接觸面粗糙程度都相同,接觸面的面積不同,而滑動摩擦力相同,故得出滑動摩擦力的大小與接觸面的面積無關(guān);
(3)由實驗4、5可知壓力大小和接觸面積都相同,布面較粗糙,測力計的示數(shù)較大,可得出結(jié)論:其他條件相同時,接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大;
(4)實驗1、2、3控制了接觸面的粗糙程度和接觸面積不變,僅改變壓力大小,發(fā)現(xiàn)壓力越大,滑動摩擦力越大,什么滑動摩擦力大小與接觸面受到的壓力成正比;
實驗5、6中,接觸面粗糙程度都相同,壓力大小和接觸面的面積不同,根據(jù)表格信息可知,
,解得F=3.6N,所以實驗6空格中的數(shù)據(jù)應(yīng)該是3.6N。
故答案為:(1)相等;右;(2)無關(guān);(3)大;(4)3;正;3.6。
10.(2022?鞍山)小明在做“探究影響滑動摩擦力大小因素”的實驗時,使用的器材有彈簧測力計、兩個相同的鐵塊、長木板。
(1)將鐵塊放在長木板上,用彈簧測力計拉著鐵塊沿水平方向做勻速直線運動,彈簧測力計示數(shù)如圖甲所示,則鐵塊受到滑動摩擦力的大小等于 N;
(2)如圖乙所示,將兩個鐵塊疊放在一起,重復(fù)上面的操作。比較甲、乙兩次實驗,可以得出:在接觸面的粗糙程度相同時, 越大,滑動摩擦力越 ;
(3)小明又將兩個鐵塊按照圖丙所示的方式放在長木板上進行實驗。比較乙、丙兩次實驗,可探究滑動摩擦力的大小與 的關(guān)系;
(4)實驗后小明和同學(xué)交流討論時發(fā)現(xiàn):在實驗中很難使鐵塊做勻速直線運動。于是小明設(shè)計了丁圖所示的實驗裝置,該裝置 (選填“需要”或“不需要”)長木板做勻速直線運動。當長木板的運動速度增大時,彈簧測力計的示數(shù) (選填“增大”、“減小”或“不變”)。
【答案】(1)1.2;(2)壓力;大;(3)接觸面大?。唬?)不需要;不變。
【解析】解:(1)由圖甲可知,彈簧測力計分度值為0.2A,示數(shù)為1.2N;
彈簧測力計水平拉動A進行勻速直線運動時,水平方向上A受到拉力和滑動摩擦力作用,這兩個力是平衡力,根據(jù)二力平衡條件,滑動摩擦力大小等于拉力大小,等于1.2N;
(2)比較甲、乙兩次實驗知接觸面的粗糙程度相同,壓力的大小不同,且壓力越大,彈簧測力計的示數(shù)越大,滑動摩擦力越大,故可以得出在接觸面的粗糙程度相同時,壓力越大,滑動摩擦力越大;
(3)比較乙、丙兩次實驗壓力大小相同、接觸面的粗糙程度相同,接觸面的大小不同,故可探究滑動摩擦力的大小與接觸面大小的關(guān)系;
(4)圖丁拉動長木板的過程中,鐵塊、木板之間是滑動摩擦力,而滑動摩擦力的大小與相對速度無關(guān),所以不需要勻速抽動長木板,鐵塊所受的滑動摩擦力不變。
故答案為:(1)1.2;(2)壓力;大;(3)接觸面大小;(4)不需要;不變。
11.(2022?寧夏)如圖所示,是探究“影響滑動摩擦力大小因素”的實驗。
(1)為了測出滑動摩擦力的大小,實驗時應(yīng)沿水平方向拉物塊做 運動。這樣測量的依據(jù)是 。
(2)甲、乙、丙三次實驗中,滑動摩擦力最小的是 (選填“甲”、“乙”或“丙”)實驗。
(3)單杠運動員上杠前手上要涂防滑粉,是用到 兩次實驗得出的結(jié)論;他在做回環(huán)動作時手不能握杠太緊是用到 兩次實驗得出的結(jié)論。
(4)比較甲、丁兩次實驗,某同學(xué)發(fā)現(xiàn)甲實驗彈簧測力計的示數(shù)大于丁實驗彈簧測力計的示數(shù),由此得出結(jié)論:滑動摩擦大小與接觸面積的大小有關(guān);小紅同學(xué)認為結(jié)論是錯誤的,她判斷的理由是 。
【答案】(1)勻速直線;二力平衡;(2)甲;(3)乙、丙;甲、乙;(4)沒有控制壓力大小相等。
【解析】解:(1)實驗時,為了測出滑動摩擦力大小,應(yīng)使彈簧測力計拉著物體沿水平方向做勻速直線運動,此時摩擦力和拉力是一對平衡力,根據(jù)二力平衡條件可知,此時滑動摩擦力與拉力大小相等;
(2)由甲實驗可知,彈簧測力計示數(shù)為4格,乙實驗中彈簧測力計示數(shù)為6格,丙實驗中彈簧測力計示數(shù)為6格,比較可知,甲實驗彈簧測力計示數(shù)最小,由次可知,滑動摩擦力最小的是甲實驗;
(3)單杠運動員上杠前手上要涂防滑粉,可以在壓力一定時,增大接觸面的粗糙程度,從而增大摩擦力,所以用到了乙、丙兩次實驗得出的結(jié)論;
他在做回環(huán)動作時手不能握杠太緊,是通過接觸面的粗糙程度一定時,通過減小壓力來減小摩擦力,所以用到了甲、乙兩次實驗得出的結(jié)論;
(4)要探究滑動摩擦大小與接觸面積的大小的關(guān)系,應(yīng)該控制壓力大小和接觸面的粗糙程度相同,改變接觸面積進行實驗,
由圖甲、丁兩圖可知,切去物體A的一半,在改變接觸面積的同時也改變了壓力的大小,所以實驗結(jié)論是錯誤的。
故答案為:(1)勻速直線;二力平衡;(2)甲;(3)乙、丙;甲、乙;(4)沒有控制壓力大小相等。
12.(2022?大慶)小明想比較某兩種品牌運動鞋的防滑性能,他設(shè)計了如圖所示的實驗,實驗步驟如下:
(1)將兩種品牌的運動鞋各取一只,用彈簧測力計分別稱出它們的重力。小明觀察到未懸掛重物時彈簧測力計示數(shù)為0.2N,圖乙是測量其中一只鞋子時彈簧測力計示數(shù),其示數(shù)為 N,鞋子的實際重力為 N。
(2)用彈簧測力計掛起較輕的那只鞋子,再向里面緩慢加入細沙,直至彈簧測力計示數(shù)與懸掛較重鞋子時的示數(shù)相同。
(3)在跑步機的傳送帶上按圖甲擺放實驗用品,將彈簧測力計正確調(diào)零后,其一端固定在跑步機上,另一端鉤住鞋子。
(4)啟動跑步機,待彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后記錄彈簧測力計示數(shù),該示數(shù) (填“大于”、“等于”或“小于”)鞋子受到的摩擦力。
(5)換另一只鞋子,重復(fù)步驟(4),并記錄數(shù)據(jù)。
(6)比較步驟(4)、(5)中兩次彈簧測力計示數(shù),對應(yīng)示數(shù) (填“較大”或“較小”)的鞋子防滑性能好。
(7)如果在步驟(4)中提高傳送帶速度,那么彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后,其示數(shù)與低速時相比將
(填“變大”、“變小”或“不變”)。
【答案】(1)2.4;2.2;(4)等于;(6)較大;(7)不變。
【解析】解:(1)由圖可知:彈簧測力計1N之間有5個小格,一個小格代表0.2N,即分度值是0.2N;彈簧測力計的指針在2N下兩小格處,示數(shù)為2.4N;彈簧測力計的示數(shù)為2.4N,就說明了彈簧測力計的掛鉤受到了2.4N的拉力,但未懸掛重物時彈簧測力計示數(shù)為0.2N,鞋子的實際重力G=2.4N﹣0.2N=2.2N。
(4)當物體在同一直線上的摩擦力和拉力作用下處于平衡狀態(tài)時,此時拉力的大小等于摩擦力的大小;
(6)由題中信息知,兩只鞋子壓力相同,則鞋底越粗糙滑動摩擦力越大,拉力示數(shù)較大的鞋子防滑性能
更好;
(7)滑動摩擦力大小的決定因素是接觸面間的壓力和接觸面粗糙程度,運動速度的大小無關(guān),當提高傳送帶速度,其滑動摩擦力與低速時相比將不變。
故答案為:(1)2.4;2.2;(4)等于;(6)較大;(7)不變。章節(jié)
考點
考試題型
難易度
運動和力
測量滑動摩擦力
選擇題、實驗題
★★
探究滑動摩擦力的影響因素
選擇題、實驗題
★★
實驗次數(shù)
1
2
3
4
木塊運動狀態(tài)
靜止
加速
勻速
減速
彈簧測力計示數(shù)F/N
0.6
1
0.8
0.2
序號
木塊放置情況
木塊運動速度
木板表面情況
壓力/N
彈簧測力計示數(shù)/N
1
平放
快
木板
6
1.2
2
平放
快
木板
8
1.6
3
平放
快
木板
10
2.0
4
平放
慢
木板上鋪錦布
6
1.8
5
平放
慢
木板上鋪毛巾
6
3.0
次數(shù)
壓力F壓/N
接觸面(粗糙程度)
摩擦力Ff/N
1
3
木板
1.2
2
4
木板
1.6
3
5
木板
2.0
4
5
棉布
2.5
5
5
毛巾
3.0
實驗序號
木塊與木板的接觸面
壓力
測力計示數(shù)
1
下表面與木板面
2.5N
1.2N
2
下表面與木板面
5.0N
2.4N
3
下表面與木板面
7.5N
3.6N
4
側(cè)面與木板面
2.5N
1.2N
5
上表面與木板面
2.5N
1.8N
6
上表面與木板面
5.0N
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