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章末提升创新应用(二)
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一轮· 物理
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新情境 主题突破
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问题:探究滑动摩擦力大小
如图所示,用弹簧测力计测出木块的重力大小,即为木块对平板小车的压力。用电动机带动平板小车向左缓慢匀速运动,注意观察弹簧测力计指针位置,当指针位置保持相对稳定时,读出其示数,即为木块所受滑动摩擦力的大小。
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保持木块与平板小车间接触面的粗糙程度不变,在木块上方依次增加砝码,重复上述步骤;保持压力不变,改变接触面的粗糙程度,重复上述实验。作出f-FN图像,分析f 与压力及接触面粗糙程度间的关系。
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如图所示,用弹簧测力计沿水平方向拉静止在水平桌面上的木块A,由弹簧测力计示数为0逐渐增加拉力,直到木块运动为止。观察此过程中弹簧测力计的示数变化,特别要注意木块刚被拉动时弹簧测力计的示数。
在木块上增加砝码,重复上述实验。
演示:探究静摩擦力大小
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试题链接1 某同学做“测定木块与木板间动摩擦因数”的实验,测滑动摩擦力时,他设计了两种实验方案:
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方案甲:木板固定在水平面上,用弹簧测力计水平匀速拉动木块,如图甲所示;
方案乙:用弹簧测力计水平地钩住木块,用力使木板在水平面上运动,如图乙所示。
除弹簧测力计、木块、木板、细线外,该同学还准备了若干重均为2.00 N的砝码。
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(1)上述两种方案中,更便于操作和读数的方案是________(选填“甲”或“乙”)。
解析:(1)若用方案甲测量摩擦力,必须让木块匀速运动,弹簧测力计的示数才等于摩擦力,否则拉力不等于摩擦力,而方案乙中无论木板匀速、加速、减速运动,弹簧测力计的示数都等于摩擦力,因此乙方便测量。
乙
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(2)该同学在木块上加砝码,改变木块对木板的压力,记录了5组实验数据,并根据数据正确地在坐标纸上作出木块受到的滑动摩擦力f和砝码对木块的压力F的关系图像如图丙。由图像可知,木块重为__________________N,木块与木板间的动摩擦因数为______________。
6.00(6.0和6都对)
0.25
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解析:(2)根据题意得f=μ(F+Mg)=μF+μMg,则可知图像的斜率等于动摩擦因数,图线与纵轴的截距等于μMg,从而求得μ=0.25,Mg=6.00 N。
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高考链接2 (2018·全国Ⅱ卷)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板,当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时,弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出,其中ƒ4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出。
砝码的质量m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
滑动摩擦力ƒ/N 2.15 2.36 2.55 ƒ4 2.93
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回答下列问题。
(1)ƒ4=________N。
解析:(1)由图(b)可读出弹簧秤的示数ƒ4=2.75 N。
2.75
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(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出ƒ-m图线。
答案:(2)如图所示
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(3)ƒ与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为ƒ=________________,ƒ-m图线(直线)的斜率的表达式为k=________。
解析:(3)摩擦力表达式ƒ=μ(M+m)g,其斜率k=μg。
μ(M+m)g
μg
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(4)取g=9.80 m/s2,由绘出的ƒ-m图线求得μ=________(保留两位有效数字)。
0.40
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人类生活离不开“力”,生活中有关力的问题
相当多,如教材中提到的“斜坡上的巨石”“传送带
运送物品”“斜坡式自动扶梯上的顾客”。生活中这
样的例子还有很多,如杂技演员爬竿、机器人手臂