实验04 研究影响滑动摩擦力大小的因素(新教材)-【同步实验课】2024-2025学年八年级物理下册教材实验大盘点(人教版2024)
2025-03-27
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第3节 摩擦力 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 探究影响滑动摩擦力大小的因素 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.40 MB |
| 发布时间 | 2025-03-27 |
| 更新时间 | 2025-03-27 |
| 作者 | 名师汇教育 |
| 品牌系列 | 学科专项·实验 |
| 审核时间 | 2025-03-27 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/51270064.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
实验04 研究影响滑动摩擦力大小的因素
实验:研究影响滑动摩擦力大小的因素
【实验目的】
验证滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系。
【实验器材】
弹簧测力计、木块、砝码、不同材质的木板。
【进行实验与收集证据】
(1)用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动,测出木块与木板之间的摩擦力;
(2)在木块上增加砝码,改变压力,测出木块与木板之间的摩擦力;
(3)更换不同材质的木板,重复步骤1,测出木块与木板之间的摩擦力;
(4)记录各种情况下弹簧测力计的示数,即摩擦力的大小,填写在表格中。
实验次数
实验条件
弹簧测力计示数F/N
压力情况
接触面粗糙程度
1
木块
木板表面
0.4
2
木块和砝码
木板表面
0.6
3
木块
棉布表面
0.8
【注意事项】
(1)为了保证压力等于木板上物体的重力,必须在水平桌面上完成实验;
(2)实验时所用木板要足够长,保证木块滑动时有匀速运动的过程;
(3)用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动,目的是使木块在水平方向上受到的拉力和摩擦力构成平衡力,这样读出拉力大小,就可以知道摩擦力大小。
【实验结论】
滑动摩擦力大小与压力大小和接触面粗糙程度有关。接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
【典例1】在探究“影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,实验装置如图所示,选取三个相同的木块分别放在不同的接触面上,其中甲、乙两图的接触面是相同的木板,丙图的接触面是棉布
(1)实验中用弹簧测力计拉着木块在水平木板上做 运动。根据 条件可知,木块所受摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)由 图可以探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度关系。
(3)若乙装置中,木块在运动过程中拉力突然变大,滑动摩擦力将 (选填“不变”、“变大”或“变小”)。
(4)评估此实验方案的不足之处是 。(答出一条即可)
【典例2】如图1所示,小明在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,用弹簧测力计拉着木块分别在粗糙程度不同的甲、乙水平木板上匀速直线运动,通过改变放在木块上的砝码改变压力,分别测出木块在甲、乙木板上滑动时的摩擦力,并根据实验数据描点画出了滑动摩擦力f摩与对应压力f压关系的图像。
(1)分析图像甲或乙可知,木块对木板的 越大,木块所受的滑动摩擦力也就越大;比较图像可知, (选填“甲”或“乙”)木板更粗糙。
(2)小明在实验中发现,拉着木块运动时很难控制“匀速”,于是他设计了如图2所示的装置,将弹簧测力计固定,改为拉动平板小车,当他水平向左拉动平板小车时,木块所受到的摩擦力的方向为 。这样改进后的装置的优点是 。
【训练1】在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,实验小组的同学利用长木板、玻璃板及一些完全相同的木块,进行了如图所示的实验:
(1)实验中用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做 直线运动来测量滑动摩擦力的大小;
(2)由甲、丙两图可知滑动摩擦力的大小与接触面的 有关。
(3)由 两图可知,滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
【训练2】在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小英做了如图甲所示的三次实验,用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。实验中第1次和第2次用相同的长木板,第3次用表面更加粗糙的长木板。
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面上做 ,根据二力平衡知识,可知滑动摩擦力的大小 (选填“大于”、“等于”或“小于”)拉力的大小。
(2)比较1、2两次实验,得出结论: 。
(3)比较 两次实验,是为了探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系。
(4)刚开始小英做第1次实验时控制不好力度,拉力随时间变化的图象如图乙所示,木块的速度随时间变化的图象如图丙所示,则木块在第7s时的摩擦力为 N。
(5)小芳同学将实验方法进行了改进,实验装置如图丁所示:将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向右运动,此时木块受到的摩擦力方向 ,大小为 N.这样改进的好处是 。
(6)小芳在作图丁实验时,拉动木板没有及时停下来,当木块有七分之一滑出木板表面的时候,摩擦力大小为 N。
1.(2024•潍坊中考)某同学在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想a:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
猜想b:滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关;
猜想c:滑动摩擦力的大小与接触面积有关;
为了验证猜想,该同学利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、木板、玻璃板、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作。玻璃板和木板固定,每次操作均用弹簧测力计沿水平方向以相同的速度匀速向右拉动木块,第1次弹簧测力计的示数为0.3N,第2次弹簧测力计的示数为0.6N,第3次和第4次弹簧测力计的示数均为1.2N。
(1)比较第2次和第3次操作,可验证猜想 是否正确;比较第3次和第4次操作,可验证猜想 是否正确(均填“a”“b”或“c”)。
(2)该同学查阅资料发现,物体受到的滑动摩擦力大小与接触面压力大小的比值反映了接触面的粗糙程度,称为动摩擦因数,则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为 。
(3)小明对实验装置进行了改进,如图乙所示,木板放在水平桌面上,木块叠放在木板上,细线一端连接木块,另一端连接固定的拉力传感器。向右拉动木板,水平细线的拉力大小通过拉力传感器的示数显示。
①实验过程中, (填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板;
②小明认为拉力传感器的示数反映的是木板与桌面间的滑动摩擦力大小,你认为是否正确,并说明理由 。
2.(2024•聊城中考)小慧同学猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:接触面所受的压力、接触面的粗糙程度等。她使用接触面越来越粗糙的木板1、2、3分别进行实验,实验数据见下表。
编号
接触面
压力F/N
滑动摩擦力F1/N
①
木板1
4
1.16
②
木板1
6
1.73
③
木板1
8
2.31
④
木板2
4
1.22
⑤
木板2
6
1.84
⑥
木板2
8
2.45
⑦
木板3
8
2.61
(1)根据①②③组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面 的关系。
(2)根据③⑥⑦组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面 的关系。
(3)实验结论是 。
(4)实验时如果增大拉动物体的速度,物体所受的滑动摩擦力将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)请举出一个生活中增大摩擦力的例子: 。
3.(2024•内江中考)某实验小组的同学在“探究滑动摩擦力大小”的实验中。
(1)如图甲,用弹簧测力计沿水平方向拉着长方体木块在长木板上做 (选填“匀速”或“变速”)直线运动,木块所受滑动摩擦力的大小等于拉力F的大小;
(2)在图甲实验中发现,很难保持木块在(1)小题中的运动,且弹簧测力计的示数不稳定。于是同学们对实验装置进行了改进,如图乙所示,将弹簧测力计水平固定,通过拉力F′拉动长木板进行实验,测量数据记录如表所示:
实验次数
木块放置情况
弹簧测力计示数/N
1
平放
1.2
2
侧放
1.2
3
竖放
1.2
(3)根据实验数据可以得出:木块所受的滑动摩擦力大小应为 N,滑动摩擦力的大小与接触面的面积 (选填“有关”或“无关”)。图乙与图甲相比,图乙装置的优点之一是弹簧测力计的示数更 (选填“稳定”或“不稳定”)。
4.(2024•大庆中考)如图所示是“研究影响滑动摩擦力大小因素”的实验装置。
(1)如图甲、乙、丙所示三种情况下,木板和毛巾保持不动,物块在弹簧测力计拉力作用下均做匀速直线运动。则物块所受滑动摩擦力的大小 (填“大于”“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数;
(2)比较甲、乙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与 的关系;比较乙、丙
实验是为了研究滑动摩擦力大小与 的关系(均选填“压力”或“接触面的粗糙程度”);
(3)小萌同学对实验装置进行改进,如图丁所示,用力拉动长木板向左运动,物块保持静止时弹簧测力计的示数 (填“大于”“等于”或“小于”)物块所受滑动摩擦力的大小。改进后的实验中小萌同学 (填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板。
5.(2024•枣庄中考)小华在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”实验时,所用实验器材及装置如图所示。
(1)小华用力推箱子在水平面上运动时,发现箱子越重,推起来越费力,由此猜想滑动摩擦力的大小可能跟 有关;水平面越粗糙,推起来越费力,由此猜想滑动摩擦力的大小可能跟 因素有关。
(2)在实验中,小华用弹簧测力计水平拉动木块,使木块做 运动,此时弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等。
(3)小华按要求进行实验,弹簧测力计的示数如图甲、乙、丙所示。小华多次实验后得出结论:在压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力 ;在接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力 。在实验中,小华用到的主要研究方法是转换法和 法。
(4)联想到“雨天路滑”,小华猜想:除了接触面材料,接触面上有水也可能影响滑动摩擦力的大小。于是他在桌面上注水后再次实验,发现多次测出的摩擦力都比没注水时要 (选填“大”“小”或“相等”)。通过讨论和查阅资料知道:在木块和桌面之间形成一层水膜充当了润滑剂。
6.(2024•广西中考)在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中,先后把木块放在长木板上,水平向右拉动木块,当木块匀速运动时,读出弹簧测力计的示数。
(1)如图甲,弹簧测力计示数为2N,根据 知识,木块受到的滑动摩擦力为
N;
(2)比较甲和乙实验,可得出滑动摩擦力的大小与接触面所受的 有关;
(3)比较甲和丙实验,可得压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越 。
(4)许多运动鞋的鞋底刻有各式各样的花纹,是应用步骤(3)的结论来 (选填“增大”或“减小”)鞋底与地面的摩擦。
7.(2023•辽宁中考)小丹选取了两个弹簧测力计、细线、棉布、木板、重为10N和15N的两个木块(表面粗糙程度相同)等器材,探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关。
(1)小丹水平匀速直线拉动木块,利用 条件可知木块所受摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。她分别做了如图甲、乙、丙所示三次实验。
①分析甲、乙两次实验,可以得出接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力 的结论;
②分析甲、丙两次实验,可以得出压力相同时,接触面 ,滑动摩擦力越大的结论;
③小丹从上述实验联想到生活中瓶盖上设计了花纹,可用 (填“①”或“②”)的结论进行解释。
(2)她想继续探究滑动摩擦力大小与物体的重力大小是否有关,利用图甲实验做对比分析,又设计了如图丁所示的实验,使弹簧测力计A始终保持竖直状态,并调整高度,使其示数为 N,拉动木板,当木块相对于地面静止时,弹簧测力计B的示数为1N,分析可得滑动摩擦力大小与物体重力大小 。
8.(2023•西宁中考)小宁和同学们在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,水平桌面上的器材有弹簧测力计、长方体木块、砝码、长木板和毛巾,实验过程如图所示。
(1)实验中,用弹簧测力计水平拉动长方体木块,沿长木板做匀速直线运动,根据
知识可知,弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力的大小 。
(2)第一次测量过程中弹簧测力计的示数如图甲所示,F1= N。
(3)比较甲、乙两次实验可研究滑动摩擦力大小与 的关系。
(4)比较 两次实验所得的结论,可以解释鞋底做得凹凸不平的原因。
(5)从本实验的器材中,选取长方体木块和 ,再添加 还可以做“探究影响压力作用效果的因素”的实验。
9.(2023•青岛中考)冰壶运动被称为“冰上围棋”,比赛充满了智慧。冰壶比赛时,运动员有时要不断地擦冰,这是为了改变冰壶受到的滑动摩擦力。为此,小兰和小海一起对影响滑动摩擦力大小的因素进行探究。
(1)小兰和小海分别采用如图甲、乙所示方式,使木块沿水平长木板做匀速直线运动。木块受到的滑动摩擦力大小Ff1与弹簧测力计示数相等的是图 的方式,依据的是
知识。
(2)按图甲的做法,在木块上加放砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的滑动摩擦力Ff2,发现Ff2>Ff1。这说明接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越 。换用材料相同但表面更粗糙的长木板,保持木块上的砝码不变,测出此种情况下的滑动摩擦力Ff3,发现Ff3>Ff2。这说明接触面越 ,滑动摩擦力越大。
(3)冰壶运动员在比赛过程中不断地擦冰,这是通过改变接触面的粗糙程度来
摩擦的,目的是使冰壶在冰面上运动的距离更 一些。
10.(2023•天津中考)同学们在观看冰壶比赛时,发现了如下两个现象:
现象一:运动员蹬冰脚的鞋底为橡胶制成,滑行脚的鞋底为塑料制成。
现象二:运动员蹬冰时要用力。
他们认为上述现象与摩擦力的知识有关,于是提出了“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的问题,并进行了如下探究。
【猜想与假设】根据同学们的发现,猜想滑动摩擦力的大小可能与 和
有关。
【设计并进行实验】
用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板匀速滑动,测出木块受到的滑动摩擦力。进行了三次实验,如图所示。
【分析与论证】
(1)甲图中,木块受到的滑动摩擦力为 N。
(2)对比乙、丙两图,可得结论: 。
(3)许多情况下摩擦是有用的,人们常常设法增大它。请列举在冰壶运动中增大摩擦的措施,并利用实验结论进行解释。(至少写出一例) 。
11.(2023•泰安中考)在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中;
(1)某同学用如图甲所示的方式匀速拉动木块,测量滑动摩擦力,这样操作是
(选填“正确”或“错误”)的。
(2)小明提出如下猜想:
A.滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关;
B.滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
小明以v1的速度匀速拉动木块,进行了正确的实验操作,实验探究过程如下所示。
比较图 两次实验,可验证猜想A;比较图 两次实验,可验证猜想B。
(3)如图戊所示,小明以v2的速度匀速拉动木块再次进行实验。已知v2>v1,木块重4N,砝码共重2N,弹簧测力计的示数为2.4N,此时,毛巾对木块的摩擦力为 N。
12.(2024•牡丹江中考)冰壶是北方孩子喜爱的冰雪项目之一。如图甲所示,小丹在体育课上进行冰壶训练时,老师发给她两只鞋套,一只是橡胶底面,另一只是塑料底面。为探究其中的奥秘,她找来器材“探究滑动摩擦力大小与材料的关系”。
(1)如图乙所示,将一个物块的塑料表面和橡胶表面分别平放在长木板上,用弹簧测力计沿水平方向 拉动物块,读出弹簧测力计的示数,记入表格。在长木板上分别铺上丝绸和棉布,重复上述步骤,如图丙、丁所示。
实验次数
水平面材料
物块不同表面
弹簧测力计示数F/N
1
木板
塑料表面
0.2
2
木板
橡胶表面
2.0
3
丝绸
塑料表面
0.3
4
丝绸
橡胶表面
2.5
5
棉布
塑料表面
0.5
6
棉布
橡胶表面
3.0
(2)通过比较 两次数据,可以发现:在水平面材料相同时,物块 表面与之接触时的滑动摩擦力大。
(3)通过比较 三次数据,可以发现:物块同一表面,在不同材料的水平面上滑动时,摩擦力大小 (选填“相同”或“不同”)。
(4)小丹进行冰壶训练,需要滑行时,穿 底面鞋套的脚着地,另一只脚不与地面接触。需要停下时,穿 底面鞋套的脚接触地面进行控制。
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实验04 研究影响滑动摩擦力大小的因素
实验:研究影响滑动摩擦力大小的因素
【实验目的】
验证滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系。
【实验器材】
弹簧测力计、木块、砝码、不同材质的木板。
【进行实验与收集证据】
(1)用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动,测出木块与木板之间的摩擦力;
(2)在木块上增加砝码,改变压力,测出木块与木板之间的摩擦力;
(3)更换不同材质的木板,重复步骤1,测出木块与木板之间的摩擦力;
(4)记录各种情况下弹簧测力计的示数,即摩擦力的大小,填写在表格中。
实验次数
实验条件
弹簧测力计示数F/N
压力情况
接触面粗糙程度
1
木块
木板表面
0.4
2
木块和砝码
木板表面
0.6
3
木块
棉布表面
0.8
【注意事项】
(1)为了保证压力等于木板上物体的重力,必须在水平桌面上完成实验;
(2)实验时所用木板要足够长,保证木块滑动时有匀速运动的过程;
(3)用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动,目的是使木块在水平方向上受到的拉力和摩擦力构成平衡力,这样读出拉力大小,就可以知道摩擦力大小。
【实验结论】
滑动摩擦力大小与压力大小和接触面粗糙程度有关。接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
【典例1】在探究“影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,实验装置如图所示,选取三个相同的木块分别放在不同的接触面上,其中甲、乙两图的接触面是相同的木板,丙图的接触面是棉布
(1)实验中用弹簧测力计拉着木块在水平木板上做 匀速直线 运动。根据 二力平衡 条件可知,木块所受摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)由 乙丙 图可以探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度关系。
(3)若乙装置中,木块在运动过程中拉力突然变大,滑动摩擦力将 不变 (选填“不变”、“变大”或“变小”)。
(4)评估此实验方案的不足之处是 不能保证木块一直做匀速直线运动 。(答出一条即可)
解:
(1)实验中用弹簧测力计拉着木块在水平木板上做匀速直线运动,此时拉力与摩擦力平衡,根据二力平衡条件可知,木块所受摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数;
(2)图乙和图丙,压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,可探究摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系;
(3)由于压力大小和接触面的粗糙程度不变,即使拉力增大,滑动摩擦力也不变;
(4)实验中需拉动木块做匀速直线运动时进行读数,而很难保证其一直做匀速直线运动,会造成测力计的读数困难。
答案:(1)匀速直线;二力平衡;(2)乙丙;(3)不变;(4)不能保证木块一直做匀速直线运动。
【典例2】如图1所示,小明在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,用弹簧测力计拉着木块分别在粗糙程度不同的甲、乙水平木板上匀速直线运动,通过改变放在木块上的砝码改变压力,分别测出木块在甲、乙木板上滑动时的摩擦力,并根据实验数据描点画出了滑动摩擦力f摩与对应压力f压关系的图像。
(1)分析图像甲或乙可知,木块对木板的 压力 越大,木块所受的滑动摩擦力也就越大;比较图像可知, 甲 (选填“甲”或“乙”)木板更粗糙。
(2)小明在实验中发现,拉着木块运动时很难控制“匀速”,于是他设计了如图2所示的装置,将弹簧测力计固定,改为拉动平板小车,当他水平向左拉动平板小车时,木块所受到的摩擦力的方向为 水平向左 。这样改进后的装置的优点是 不需要小车做匀速直线运动,便于实验操作;由于测力计静止便于读数 。
解:
(1)滑动摩擦力f摩与对应压力f压关系的图像可知,此图像为正比例图像,摩擦力随压力的增大而增大,所以木块对木板的压力越大,木块所受的滑动摩擦力也就越大;比较甲、乙图像可知,在压力相同时,甲的摩擦力大于乙的摩擦力,所以甲木板更粗糙;
(2)在如图所示的装置中,水平向左拉动平板小车时,木块相对于小车向右运动,所以受到的摩擦力的方向为水平向左;
由图2所示可知,木块与弹簧测力计固定不动,拉动平板小车运动,该实验设计的优点是:一方面,不需要木板做匀速直线运动,便于实验操作,另一方面,由于测力计静止便于读数。
答案:(1)压力;甲;(2)水平向左;不需要小车做匀速直线运动,便于实验操作;由于测力计静止便于读数。
【训练1】在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,实验小组的同学利用长木板、玻璃板及一些完全相同的木块,进行了如图所示的实验:
(1)实验中用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做 匀速 直线运动来测量滑动摩擦力的大小;
(2)由甲、丙两图可知滑动摩擦力的大小与接触面的 粗糙程度 有关。
(3)由 甲、乙 两图可知,滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
解:
(1)实验时,使木块在弹簧测力计的拉力作用下做匀速直线运动,木块处于平衡状态,木块受到的摩擦力与测力计的拉力是一对平衡力,由平衡条件可知,木块受到的摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)由甲、丙两图可以看出,压力相同,接触面不同,弹簧测力计的示数不同,故可得出:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
(3)要研究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系,应控制接触面的粗糙程度相同,改变压力的大小,故图中甲、乙两次实验符合要求。
答案:(1)匀速;(2)粗糙程度;(3)甲、乙。
【训练2】在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小英做了如图甲所示的三次实验,用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。实验中第1次和第2次用相同的长木板,第3次用表面更加粗糙的长木板。
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面上做 匀速直线运动 ,根据二力平衡知识,可知滑动摩擦力的大小 等于 (选填“大于”、“等于”或“小于”)拉力的大小。
(2)比较1、2两次实验,得出结论: 在接触面粗糙程度一定时,压力越大,摩擦力越大 。
(3)比较 2、3 两次实验,是为了探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系。
(4)刚开始小英做第1次实验时控制不好力度,拉力随时间变化的图象如图乙所示,木块的速度随时间变化的图象如图丙所示,则木块在第7s时的摩擦力为 3 N。
(5)小芳同学将实验方法进行了改进,实验装置如图丁所示:将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向右运动,此时木块受到的摩擦力方向 水平向右 ,大小为 2.8 N.这样改进的好处是 不需要木板做匀速直线运动,便于实验操作 。
(6)小芳在作图丁实验时,拉动木板没有及时停下来,当木块有七分之一滑出木板表面的时候,摩擦力大小为 2.8 N。
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,拉力大小才等于摩擦力的大小,实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,根据二力平衡知识,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力;
(2)由1、2两次接触面粗糙程度相同,压力不同,是探究滑动摩擦力的大小跟压力大小的关系,故可以得出:在接触面粗糙程度一定时,压力越大,摩擦力越大;
(3)要探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,需要控制压力相同,改变接触面的粗糙程度,图2、3两次符合要求。
(4)有图丙知:2~6s物体做匀速运动,此时物体处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,由图乙知此过程的拉力为3N,所以滑动摩擦力为3N;
6~8s物体做减速运动,但由于压力的接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,仍为3N,故第7s时,摩擦力为3N;
(5)木块处于静止状态,受到平衡力的作用,拉力和摩擦力大小相等,方向相反,
因测力计对木块的拉力方向水平向左,故木块受到的摩擦力方向为水平向右;
弹簧测力计分度值为0.1N,此时示数为2.8N,即拉力为2.8N,故滑动摩擦力为2.8N;
改进后,木块与弹簧测力计固定不动,拉动木板运动,该实验设计的优点是:一方面,不需要木板做匀速直线运动,便于实验操作,另一方面,由于测力计静止便于读数;
(6)小芳在作图丁实验时,拉动木板没有及时停下来,当木块有七分之一滑出木板表面的时候,由于压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,仍为摩擦力大小为2.8N。
答案:(1)匀速直线运动;等于;(2)在接触面粗糙程度一定时,压力越大,摩擦力越大;(3)2、3;(4)3;(5)水平向右;2.8;不需要木板做匀速直线运动,便于实验操作;(6)2.8。
1.(2024•潍坊中考)某同学在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想a:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
猜想b:滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关;
猜想c:滑动摩擦力的大小与接触面积有关;
为了验证猜想,该同学利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、木板、玻璃板、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作。玻璃板和木板固定,每次操作均用弹簧测力计沿水平方向以相同的速度匀速向右拉动木块,第1次弹簧测力计的示数为0.3N,第2次弹簧测力计的示数为0.6N,第3次和第4次弹簧测力计的示数均为1.2N。
(1)比较第2次和第3次操作,可验证猜想 b 是否正确;比较第3次和第4次操作,可验证猜想 c 是否正确(均填“a”“b”或“c”)。
(2)该同学查阅资料发现,物体受到的滑动摩擦力大小与接触面压力大小的比值反映了接触面的粗糙程度,称为动摩擦因数,则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为 1:2 。
(3)小明对实验装置进行了改进,如图乙所示,木板放在水平桌面上,木块叠放在木板上,细线一端连接木块,另一端连接固定的拉力传感器。向右拉动木板,水平细线的拉力大小通过拉力传感器的示数显示。
①实验过程中, 不需要 (填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板;
②小明认为拉力传感器的示数反映的是木板与桌面间的滑动摩擦力大小,你认为是否正确,并说明理由 不正确,拉力传感器的示数反映的是木块与木板间的滑动摩擦力大小 。
解:(1)比较第2次和第3次操作,接触面的粗糙程度相同,接触面积相同,压力不同,第3次操作中压力更大,弹簧测力计的示数也更大,滑动摩擦力也更大,说明滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关,可验证猜想b是否正确;比较第3次和第4次操作,接触面的粗糙程度相同,压力相同,接触面积不同,两次操作中弹簧测力计的示数相同,说明滑动摩擦力的大小与接触面积无关,可验证猜想c是否正确;
(2)由第1次和第2次操作可知,木块与玻璃板间的动摩擦因数为,
木块与木板间的动摩擦因数为,则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为;
(3)①向右拉动木板时,木块对木板的压力不变,接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力不变,故不需要匀速拉动木板。
②同一根细线上的力大小相等,故细线对木块的拉力等于细线对拉力传感器的拉力,由于木块处于静止状态,细线对木块的拉力等于木块受到的滑动摩擦力,故拉力传感器的示数反映的是木块与木板间的滑动摩擦力大小,故小明的想法不正确。
答案:(1)b;c;(2)1:2;(3)①不需要;②不正确,拉力传感器的示数反映的是木块与木板间的滑动摩擦力大小。
2.(2024•聊城中考)小慧同学猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:接触面所受的压力、接触面的粗糙程度等。她使用接触面越来越粗糙的木板1、2、3分别进行实验,实验数据见下表。
编号
接触面
压力F/N
滑动摩擦力F1/N
①
木板1
4
1.16
②
木板1
6
1.73
③
木板1
8
2.31
④
木板2
4
1.22
⑤
木板2
6
1.84
⑥
木板2
8
2.45
⑦
木板3
8
2.61
(1)根据①②③组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面压力大小的关系。
(2)根据③⑥⑦组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面接触面粗糙程度的关系。
(3)实验结论是 滑动摩擦力与接触面的粗糙程度、压力的大小有关 。
(4)实验时如果增大拉动物体的速度,物体所受的滑动摩擦力将 不变 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)请举出一个生活中增大摩擦力的例子: 鞋底上的花纹 。
解:(1)根据①②③组实验数据知接触面的粗糙程度相同,压力不同,且压力越大,滑动摩擦力越大,故根据①②③组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面压力大小的关系;
(2)根据③⑥⑦组实验数据知压大小相同,就出门不同,接触面的粗糙程度不相同,滑动摩擦力不同,故根据③⑥⑦组实验数据可以研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系;
(3)由(1)(2)知滑动摩擦力与接触面的粗糙程度、压力的大小有关;
(4)影响滑动摩擦力的因素是压力和接触面的粗糙程度有关,实验时如果增大拉动物体的速度,由于压力大小和接触面的粗糙程度都不变,所以物体所受的滑动摩擦力不变;
(5)由于动摩擦力的因素是压力和接触面的粗糙程度有关,所以可以通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦力,如鞋底上的花纹就是通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦力的。答案:(1)压力大小;(2)接触面粗糙程度;(3)滑动摩擦力与接触面的粗糙程度、压力的大小有关;(4)不变;(5)鞋底上的花纹。
3.(2024•内江中考)某实验小组的同学在“探究滑动摩擦力大小”的实验中。
(1)如图甲,用弹簧测力计沿水平方向拉着长方体木块在长木板上做 匀速 (选填“匀速”或“变速”)直线运动,木块所受滑动摩擦力的大小等于拉力F的大小;
(2)在图甲实验中发现,很难保持木块在(1)小题中的运动,且弹簧测力计的示数不稳定。于是同学们对实验装置进行了改进,如图乙所示,将弹簧测力计水平固定,通过拉力F′拉动长木板进行实验,测量数据记录如表所示:
实验次数
木块放置情况
弹簧测力计示数/N
1
平放
1.2
2
侧放
1.2
3
竖放
1.2
(3)根据实验数据可以得出:木块所受的滑动摩擦力大小应为 1.2 N,滑动摩擦力的大小与接触面的面积 无关 (选填“有关”或“无关”)。图乙与图甲相比,图乙装置的优点之一是弹簧测力计的示数更 稳定 (选填“稳定”或“不稳定”)。
解:(1)根据二力平衡的原理,只有物体做匀速直线运动时,拉力才与滑动摩擦力大小相等;
(3)实验改进后,木块相对于地面是静止的,木块受到测力计的拉力和木板对木块的滑动摩擦力是一对平衡力,其大小始终相等,木块所受的滑动摩擦力大小应为1.2N,滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关,与木板运动的速度无关,所以实验时不必控制木板做匀速直线运动,便于操作,且实验时弹簧测力计不动,弹簧测力计的示数更稳定,读数更方便。
答案:(1)匀速;(3)1.2;无关;稳定。
4.(2024•大庆中考)如图所示是“研究影响滑动摩擦力大小因素”的实验装置。
(1)如图甲、乙、丙所示三种情况下,木板和毛巾保持不动,物块在弹簧测力计拉力作用下均做匀速直线运动。则物块所受滑动摩擦力的大小 等于 (填“大于”“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数;
(2)比较甲、乙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与 压力 的关系;比较乙、丙实验是为了研究滑动摩擦力大小与 接触面的粗糙程度 的关系(均选填“压力”或“接触面的粗糙程度”);
(3)小萌同学对实验装置进行改进,如图丁所示,用力拉动长木板向左运动,物块保持静止时弹簧测力计的示数 等于 (填“大于”“等于”或“小于”)物块所受滑动摩擦力的大小。改进后的实验中小萌同学 不需要 (填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板。
解:(1)如图甲、乙、丙所示三种情况下,木板和毛巾保持不动,物块在弹簧测力计拉力作用下均做匀速直线运动,物块在水平方向上受到平衡力的作用,则物块所受滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数;
(2)甲、乙实验中,压力不同,比较甲、乙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与压力的关系;乙、丙实验中接触面粗糙程度不同,比较乙、丙实验是为了研究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系;
(3)如图丁所示,物块相对地面处于静止状态,受到测力计的拉力与受到长木板施加的滑动摩擦力为一对平衡力,大小相等,方向相反,故用力拉动长木板向左运动,物块保持静止时弹簧测力计的示数等于物块所受滑动摩擦力的大小。改进后的实验中小萌同学不需要匀速拉动长木板。
答案:(1)等于;(2)压力;接触面的粗糙程度;(3)等于;不需要。
5.(2024•枣庄中考)小华在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”实验时,所用实验器材及装置如图所示。
(1)小华用力推箱子在水平面上运动时,发现箱子越重,推起来越费力,由此猜想滑动摩擦力的大小可能跟 压力的大小 有关;水平面越粗糙,推起来越费力,由此猜想滑动摩擦力的大小可能跟 接触面的粗糙程度 因素有关。
(2)在实验中,小华用弹簧测力计水平拉动木块,使木块做 匀速直线 运动,此时弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等。
(3)小华按要求进行实验,弹簧测力计的示数如图甲、乙、丙所示。小华多次实验后得出结论:在压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力 越大 ;在接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力 越大 。在实验中,小华用到的主要研究方法是转换法和 控制变量 法。
(4)联想到“雨天路滑”,小华猜想:除了接触面材料,接触面上有水也可能影响滑动摩擦力的大小。于
是他在桌面上注水后再次实验,发现多次测出的摩擦力都比没注水时要 小 (选填“大”“小”或“相等”)。通过讨论和查阅资料知道:在木块和桌面之间形成一层水膜充当了润滑剂。
解:(1)箱子放在水平桌面时,对桌面的压力大小等于箱子的重力,箱子越重,压力越大,推起来越费力,滑动摩擦力越大,由此猜想滑动摩擦力的大小可能跟压力的大小有关;水平面越粗糙,接触面的粗糙程度越大,推起来越费力,滑动摩擦力越大,由此猜想滑动摩擦力的大小可能跟接触面的粗糙程度有关;
(2)根据二力平衡条件可知,只有当用弹簧测力计水平拉动木块,使木块做匀速直线运动时,弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小才相等;
(3)由实验甲、丙可知,压力的大小相同,毛巾表面比木板粗糙,木块在毛巾表面运动时,弹簧测力计的示数较大,说明滑动摩擦力较大,因此可得结论:在压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;由实验甲、乙可知,接触面的粗糙程度相同,乙实验中压力较大,弹簧测力计的示数较大,说明滑动摩擦力较大,因此可得结论:在接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大;在实验中,小华用到的主要研究方法是转换法和控制变量法;
(4)由在木块和桌面之间形成一层水膜充当了润滑剂可知,注水后滑动摩擦力会减小,因此注水后的摩擦力都比没注水时要小。
答案:(1)压力的大小;接触面的粗糙程度;(2)匀速直线;(3)越大;越大;控制变量;(4)小。
6.(2024•广西中考)在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中,先后把木块放在长木板上,水平向右拉动木块,当木块匀速运动时,读出弹簧测力计的示数。
(1)如图甲,弹簧测力计示数为2N,根据 二力平衡 知识,木块受到的滑动摩擦力为 2 N;
(2)比较甲和乙实验,可得出滑动摩擦力的大小与接触面所受的 压力 有关;
(3)比较甲和丙实验,可得压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越 大 。
(4)许多运动鞋的鞋底刻有各式各样的花纹,是应用步骤(3)的结论来 增大 (选填“增大”或“减小”)鞋底与地面的摩擦。
解:(1)让木块做匀速直线运动,此时弹簧测力计的拉力与摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡条件,拉力等于摩擦力,弹簧测力计示数为2,木块受到的滑动摩擦力为2N;
(2)比较甲、乙两次实验可知,在接触面粗糙程度相同的情况下,压力越大,滑动摩擦力越大,得出滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关;
(3)比较甲和丙实验,可得压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(4)许多运动鞋的鞋底刻有各式各样的花纹,是应用步骤(3)的结论来增大鞋底与地面的摩擦。
答案:(1)二力平衡;2;(2)压力;(3)大;(4)增大。
7.(2023•辽宁中考)小丹选取了两个弹簧测力计、细线、棉布、木板、重为10N和15N的两个木块(表面粗糙程度相同)等器材,探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关。
(1)小丹水平匀速直线拉动木块,利用 二力平衡 条件可知木块所受摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。她分别做了如图甲、乙、丙所示三次实验。
①分析甲、乙两次实验,可以得出接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力 越大 的结论;
②分析甲、丙两次实验,可以得出压力相同时,接触面 越粗糙 ,滑动摩擦力越大的结论;
③小丹从上述实验联想到生活中瓶盖上设计了花纹,可用 ② (填“①”或“②”)的结论进行解释。
(2)她想继续探究滑动摩擦力大小与物体的重力大小是否有关,利用图甲实验做对比分析,又设计了如图丁所示的实验,使弹簧测力计A始终保持竖直状态,并调整高度,使其示数为 5 N,拉动木板,当木块相对于地面静止时,弹簧测力计B的示数为1N,分析可得滑动摩擦力大小与物体重力大小 无关 。
解:沿水平方向匀速拉动木块,木块在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡知识,弹簧测力计对木块的拉力大小等于滑动摩擦力的大小;
(1)①通过对比甲、乙两次实验可知:接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;
②通过对比甲、丙两次实验可知:压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
③从上述实验联想到生活中瓶盖上设计了花纹,可用②的结论进行解释
(2)探究滑动摩擦力大小与物体的重力大小是否有关,需要控制压力和接触面的粗糙程度相同,所以弹簧测力计的示数是5N时,木块对木板的压力都是10N,拉动木板,当木块相对于地面静止时,弹簧测力计B的示数为1N,分析可得滑动摩擦力大小与物体重力大小无关。
答案:(1)二力平衡;①.越大;②.越粗糙;③.②;(2)5;无关。
8.(2023•西宁中考)小宁和同学们在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,水平桌面上的器材有弹簧测力计、长方体木块、砝码、长木板和毛巾,实验过程如图所示。
(1)实验中,用弹簧测力计水平拉动长方体木块,沿长木板做匀速直线运动,根据 二力平衡 知识可知,弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力的大小 相等 。
(2)第一次测量过程中弹簧测力计的示数如图甲所示,F1= 1.2 N。
(3)比较甲、乙两次实验可研究滑动摩擦力大小与 压力大小 的关系。
(4)比较 乙、丙 两次实验所得的结论,可以解释鞋底做得凹凸不平的原因。
(5)从本实验的器材中,选取长方体木块和 砝码 ,再添加 海绵 还可以做“探究影响压力作用效果的因素”的实验。
解:(1)实验中,木块沿水平方向做匀速直线运动,木块处于平衡状态,由二力平衡知识可知,弹簧测力计对木块的拉力等于木块受到的滑动摩擦力的大小;
(2)由图甲可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为1.2N;
(3)甲、乙实验中,接触面的粗糙程度相同,压力不同,故两次实验可探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系;
(4)由乙、丙两次实验可知,压力大小相同,接触面越粗糙,弹簧测力计的示数越大,滑动摩擦力就越大,所以鞋底做得凹凸不平;
(5)选取本次实验中的长方体木块和砝码,再添加海绵可以做“探究影响压力作用效果的因素”的实验。
答案:(1)二力平衡;相等;(2)1.2;(3)压力大小;(4)乙、丙;(5)砝码;海绵。
9.(2023•青岛中考)冰壶运动被称为“冰上围棋”,比赛充满了智慧。冰壶比赛时,运动员有时要不断地擦冰,这是为了改变冰壶受到的滑动摩擦力。为此,小兰和小海一起对影响滑动摩擦力大小的因素进行探究。
(1)小兰和小海分别采用如图甲、乙所示方式,使木块沿水平长木板做匀速直线运动。木块受到的滑动摩擦力大小Ff1与弹簧测力计示数相等的是图 甲 的方式,依据的是 二力平衡 知识。
(2)按图甲的做法,在木块上加放砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的滑动摩擦力Ff2,发现Ff2>Ff1。这说明接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越 大 。换用材料相同但表面更粗糙的长木板,保持木块上的砝码不变,测出此种情况下的滑动摩擦力Ff3,发现Ff3>Ff2。这说明接触面越 粗糙 ,滑动摩擦力越大。
(3)冰壶运动员在比赛过程中不断地擦冰,这是通过改变接触面的粗糙程度来 减少 摩擦的,目的是使冰壶在冰面上运动的距离更 远 一些。
解:(1)实验中,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块做匀速直线运动,故使用图甲的方式,此时拉力与摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡原理,摩擦力大小等于拉力大小;
(2)按图甲的做法,在木块上加放砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的滑动摩擦力Ff2,发现Ff2>Ff1,说明压力越大,滑动摩擦力就越大;换用材料相同但表面更粗糙的长木板,保持木块上的砝码不变,测出此种情况下的滑动摩擦力Ff3,发现Ff3>Ff2,说明接触面越粗糙,滑动摩擦力就越大;
(3)冰壶运动中,刷冰可以改变冰壶受到的摩擦力,是通过减小接触面的粗糙程度来减小滑动摩擦力的;冰壶在水平面上受到的阻力越小,运动的距离就越远;
答案:(1)甲;二力平衡;(2)大;粗糙;(3)减少;远。
10.(2023•天津中考)同学们在观看冰壶比赛时,发现了如下两个现象:
现象一:运动员蹬冰脚的鞋底为橡胶制成,滑行脚的鞋底为塑料制成。
现象二:运动员蹬冰时要用力。
他们认为上述现象与摩擦力的知识有关,于是提出了“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的问题,并进行了如下探究。
【猜想与假设】根据同学们的发现,猜想滑动摩擦力的大小可能与 接触面粗糙程度 和 压力大小 有关。
【设计并进行实验】
用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平长木板匀速滑动,测出木块受到的滑动摩擦力。进行了三次实验,如图所示。
【分析与论证】
(1)甲图中,木块受到的滑动摩擦力为 0.6 N。
(2)对比乙、丙两图,可得结论: 压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大 。
(3)许多情况下摩擦是有用的,人们常常设法增大它。请列举在冰壶运动中增大摩擦的措施,并利用实验结论进行解释。(至少写出一例) 蹬冰脚鞋底用橡胶制成,在压力一定时,增大接触面粗糙程度可增大摩擦 。
解:
【猜想与假设】运动员蹬冰脚的鞋底为橡胶制成,滑行脚的鞋底为塑料制成,鞋底材料不同,猜想滑动摩擦力的大小可能与的接触面粗糙程度有关,运动员蹬冰时要用力,可能滑动摩擦力的大小可能与压力大小有关;
【分析与论证】
(1)甲图中,测力计分度值为0.2N,木块受到的滑动摩擦力为0.6N;
(2)对比乙、丙两图,压力相同,丙中接触面粗糙,丙中测力计示数大,故可得结论:压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(3)蹬冰脚鞋底用橡胶制成,在压力一定时,增大接触面粗糙程度可增大摩擦。
答案:
【猜想与假设】接触面粗糙程度;压力大小;
【分析与论证】
( 1 ) 0.6;
(2)压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(3)蹬冰脚鞋底用橡胶制成;在压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大。
11.(2023•泰安中考)在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中;
(1)某同学用如图甲所示的方式匀速拉动木块,测量滑动摩擦力,这样操作是 错误 (选填“正确”或“错误”)的。
(2)小明提出如下猜想:A.滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关;B.滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。小明以v1的速度匀速拉动木块,进行了正确的实验操作,实验探究过程如下所示。
比较图 丙、丁 两次实验,可验证猜想A;比较图 乙、丙 两次实验,可验证猜想B。
(3)如图戊所示,小明以v2的速度匀速拉动木块再次进行实验。已知v2>v1,木块重4N,砝码共重2N,弹簧测力计的示数为2.4N,此时,毛巾对木块的摩擦力为 2.4 N。
解:(1)只有用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动,木块在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡的条件,弹簧测力计的示数才等于摩擦力的大小,甲图中,弹簧测力计沿斜上方拉动木块,故它的示数不等于木块所受的滑动摩擦力,这样操作是错误的;
(2)要验证滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关,应保持接触面的粗糙程度相同,使接触面受到压力不同,所以应选择丙和丁,
要验证滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,应保持压力相同,使接触面的粗糙程度不同,所以应选择乙和丙;
(3)滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关,跟物体的运动速度无关,小明以v2的速度匀速拉动木块再次进行实验,摩擦力的大小仍等于弹簧测力计的示数为2.4N。
答案:(1)错误;(2)丙、丁;乙、丙;(3)2.4。
12.(2024•牡丹江中考)冰壶是北方孩子喜爱的冰雪项目之一。如图甲所示,小丹在体育课上进行冰壶训练时,老师发给她两只鞋套,一只是橡胶底面,另一只是塑料底面。为探究其中的奥秘,她找来器材“探究滑动摩擦力大小与材料的关系”。
(1)如图乙所示,将一个物块的塑料表面和橡胶表面分别平放在长木板上,用弹簧测力计沿水平方向 匀速直线 拉动物块,读出弹簧测力计的示数,记入表格。在长木板上分别铺上丝绸和棉布,重复上述步骤,如图丙、丁所示。
实验次数
水平面材料
物块不同表面
弹簧测力计示数F/N
1
木板
塑料表面
0.2
2
木板
橡胶表面
2.0
3
丝绸
塑料表面
0.3
4
丝绸
橡胶表面
2.5
5
棉布
塑料表面
0.5
6
棉布
橡胶表面
3.0
(2)通过比较 1、2(3、4或5、6) 两次数据,可以发现:在水平面材料相同时,物块 橡胶 表面与之接触时的滑动摩擦力大。
(3)通过比较 1、3、5(或2、4、6) 三次数据,可以发现:物块同一表面,在不同材料的水平面上滑动时,摩擦力大小 不同 (选填“相同”或“不同”)。
(4)小丹进行冰壶训练,需要滑行时,穿 塑料 底面鞋套的脚着地,另一只脚不与地面接触。需要停下时,穿 橡胶 底面鞋套的脚接触地面进行控制。
解:(1)要测滑动摩擦力,需拉动木块在水平方向做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,此时拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,即弹簧测力计的拉力等于滑动摩擦力的大小;
(2)探究滑动摩擦力大小与物块材料的关系,需要控制水平面材料相同,物块材料不同,可以对比1、2(3、4或5、6)实验中的数据;
由此可以发现:在水平面材料相同时,物块橡胶表面与之接触时的滑动摩擦力大。
(3)通过比较表格中1、3、5(或2、4、6)三次数据,可以发现:物块同一表面,在不同材料的水平面上滑动时,弹簧测力计示数不同,由二力平衡条件可知,摩擦力大小不同;
(4)塑料鞋底比较光滑,这是在压力一定时,通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦,因此小丹进行冰壶训练,需要滑行时,穿塑料底面鞋套的脚着地,
另一只脚不与地面接触,需要停下时,需要增大摩擦,因此穿橡胶底面鞋套的脚接触地面进行控制。
答案:(1)匀速直线;(2)1、2(3、4或5、6);橡胶:(3)1、3、5(或2、4、6);
不同;(4)塑料;橡胶。
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