内容正文:
探究类学生必做实验二:探究滑动摩擦力与哪些因素有关
一.实验探究题
1.小明做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验。
(1)如图甲所示,小明将木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在木板表面做 运动。根据二力平衡知识可知,木块所受的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计对木块的拉力大小。图乙中弹簧测力计的示数为 N。
(2)比较甲、乙两图,可知滑动摩擦力大小与压力大小有关,支持该结论成立的现象是 。
(3)下表是小明重复甲图实验后得出的数据,记录了木块在不同运动状态时弹簧测力计的示数。这5次实验中,木块所受摩擦力大小相同的有 次。
木块状态
静止
静止
加速直线运动
匀速直线运动
减速直线运动
弹簧测力计示数/N
0.6
1.0
2.4
1.2
0
(4)小明想探究滑动摩擦力的大小与接触面积是否有关。小明利用力传感器和传送带设计了如图丙所示的装置,保持传送带的转速不变进行实验,计算机记录木块平放和侧放时的传感器数据分别如图丁、戊(木块平放和侧放时的底面积不同)所示。
①分析图丁、戊可初步得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积 。
②小明发现传感器测得的滑动摩擦力数据不稳定,可能的原因是 (填字母)。
A.传送带转动速度太大
B.木块与传送带的接触面积太小
C.传送带表面粗糙程度不均匀
2.为了探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”,某同学利用完全相同的两块木块A、B设计了如图所示的实验。
(1)如图甲所示,实验时用弹簧测力计水平向右匀速拉动木块。此时,木块所受的滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数,该实验的原理是 。
(2)比较图乙、丙两次实验,得到初步结论:滑动摩擦力的大小与 有关。
(3)比较图丙、丁两次实验,得到初步结论:滑动摩擦力的大小与 无关。
(4)接下来该同学对该实验进行了改进,设计了如图戊所示的实验装置:
①实验前,首先用电子秤测出甲、乙两物体的质量分别为m1和m2;
②实验中,再次读数时除要保持甲物体在电子秤上静止外,还需控制 (多选)。
A.匀速直线拉动长木板
B.乙物体与长木板之间保持相对运动
C.甲物体的质量一定大于乙物体的质量
D.定滑轮左侧连接乙的绳子必须保持水平
③定滑轮可以改变力的方向,但是不能改变力的大小,所以绳子对甲、乙物体的拉力相等。正确操作的情况下读出电子秤示数为m3,则物体乙所受的摩擦力大小为 。(用字母表示)
④若在乙物体上放一个大砝码,再次拉动长木板,则电子秤的示数会 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
3.小明用如图1所示的装置,探究摩擦力的大小与哪些因素有关。
(1)实验时,小明将木块放在水平木板上,弹簧测力计沿 方向拉动木块,并使木块做 运动。这样做的目的是 。
序号
木块放置情况
木板表面情况
压力/N
弹簧测力计示数/N
1
平放
木板
6
1.8
2
平放
木板
8
2.4
3
平放
木板
10
3.0
4
平放
木板上铺棉布
6
2.4
5
平放
木板上铺毛巾
6
3.6
(2) a.分析序号1、2、3三组数据可知:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关,滑动摩擦力f的大小与接触面所受压力F大小的关系式是 。
b.如要探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系,应选序号为 三组数据进行分析。
(3)分析图2拉力与时间的关系图可知: 。
A.要让木块从静止到运动至少要2.0N的拉力
B.如果测力计示数为2N,木块一定处于静止状态
C.t1﹣t2时间内,滑动摩擦力为2.0N
D.t1﹣t2时间内,木块做减速运动。
4.小石猜想“滑动摩擦力的大小可能与接触面受到的压力、接触面的粗糙程度,以及物体相对运动的速度大小有关”。
(1)下面现象能支持猜想“滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关”的是 。
A.用力推桌子,但是没推动
B.擦黑板时,越用力压黑板擦,擦的越费劲
C.穿滑雪板的同学比穿普通棉鞋的同学,更不容陷入雪中
D.捏紧自行车车闸,车轮滑行时,结冰路面比柏油路面更不容易停下来
(2)小石利用如图所示的装置,探究“滑动摩擦力大小与物体相对运动速度大小是否有关”,进行了如下操作:
①将长木板B放置在水平桌面上,用水平拉力F’拉动长木板B,使其以速度v1水平向左匀速运动,待示数稳定后,记录弹簧测力计示数F1=2.4N。此时A受到的滑动摩擦力f1=F1=2.4N。
②仿照步骤①再做一次实验,拉动长木板B,使其以速度v2水平向左匀速运动(v2>v1)。此时A受到的滑动摩擦力f2=F2=2.4N。
③根据实验现象,得出初步结论是: 。
(3)增加钩码,小石继续探究“滑动摩擦力f的大小与接触面受到的压力F是否有关”,请帮他设计实验数据记录表。
5.如图,利用弹簧测力计、木块、钩码、长木板、毛巾等物品探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(1)如图甲、乙、丙,小军用弹簧测力计沿水平方向向右拉动同一木块做匀速直线运动,丙图中木块受到的拉力大小为 N。
(2)由甲、乙可知,滑动摩擦力大小与 有关。
(3)家庭装修中常用到木砂纸,不同目数的砂纸,其粗糙程度不同。砂纸的粗糙程度与目数有怎样的关系呢?小明运用所学知识,设计实验探究了这个问题。
砂纸型号
弹簧测力计示数F/N
60目
2.5
120目
1.4
280目
1.1
①如图丁,将三种型号的砂纸分别固定在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动砂纸上的小木块,实验数据记录在表中。
②由实验数据可得:目数越小的砂纸越 。
③小明认为在探究影响滑动摩擦力大小与接触面粗糙的程度关系时选用型号不同的砂纸更严谨,他的依据是 。
6.如图为某同学“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置。
(1)将滑块平放在水平皮带上,旋转启动旋钮,转动轴可以带动皮带沿逆时针方向转动,此实验皮带 (选填“需要”或“不需要”)要做匀速转动。
(2)由图甲可知:此时滑块受到的滑动摩擦力大小为 N;
(3)由图甲和乙可知:在其他条件相同的情况下,压力越大,滑动摩擦力越 ;
(4)调节“调速旋钮”使皮带分别以慢速、中速、快速转动,弹簧测力计的示数不变,说明滑动摩擦力的大小与物体间的相对运动速度 。
(5)该同学继续探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系,改进了实验装置如图丙,将毛巾直接粘在滑块底部,发现弹簧测力计的示数比图甲大。由此得到“滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关”的结论,此实验过程存在问题,理由是 。
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探究类学生必做实验二:探究滑动摩擦力与哪些因素有关
参考答案与试题解析
一.实验探究题(共6小题)
1.小明做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验。
(1)如图甲所示,小明将木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在木板表面做 匀速直线 运动。根据二力平衡知识可知,木块所受的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计对木块的拉力大小。图乙中弹簧测力计的示数为 1.6 N。
(2)比较甲、乙两图,可知滑动摩擦力大小与压力大小有关,支持该结论成立的现象是 甲图中弹簧测力计示数小于乙图中弹簧测力计示数 。
(3)下表是小明重复甲图实验后得出的数据,记录了木块在不同运动状态时弹簧测力计的示数。这5次实验中,木块所受摩擦力大小相同的有 3 次。
木块状态
静止
静止
加速直线运动
匀速直线运动
减速直线运动
弹簧测力计示数/N
0.6
1.0
2.4
1.2
0
(4)小明想探究滑动摩擦力的大小与接触面积是否有关。小明利用力传感器和传送带设计了如图丙所示的装置,保持传送带的转速不变进行实验,计算机记录木块平放和侧放时的传感器数据分别如图丁、戊(木块平放和侧放时的底面积不同)所示。
①分析图丁、戊可初步得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积 无关 。
②小明发现传感器测得的滑动摩擦力数据不稳定,可能的原因是 C (填字母)。
A.传送带转动速度太大
B.木块与传送带的接触面积太小
C.传送带表面粗糙程度不均匀
【分析】(1)根据二力平衡的条件分析,由测力计分度值读数;
(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,据此分析回答;
(3)滑动摩擦力与接触面的粗糙程度、压力大小有关;
(4)滑动摩擦力与接触面的粗糙程度、压力大小有关,与接触面积大小无关;弹簧测力计的示数仍不稳定,可能原因是传送带表面粗糙程度不均匀。
【解答】解:(1)如图1甲所示,小明将木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在木板表面做 匀速直线运动,记录此时弹簧测力计(分度值为0.2N)的示数为 1.6N。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,弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小。
(2)小明根据图甲、乙得到了实验的结论,由图可知,接触面粗糙程度相同,图乙中压力更大,图乙中弹簧测力计的示数大于图甲中弹簧测力计的示数,故图乙中滑动摩擦力大;
(3)根据表格数据可知,在匀速直线运动时,木块所受的摩擦力与弹簧测力计的示数相等,因为此时木块处于平衡状态,即拉力等于摩擦力。因此,匀速直线运动时的摩擦力为1.2 N。在静止状态下,木块受到的静摩擦力与弹簧测力计的示数相等,即0.6N和1 N。在加速直线运动和减速直线运动时,木块受到的摩擦力为滑动摩擦力,其大小与接触面的性质和压力有关,与运动状态无关。因此,加速直线运动和减速直线运动时的摩擦力大小相同,即1.2 N。综上所述,木块所受摩擦力大小相同的有3次,分别是加速直线运动、匀速直线运动和减速直线运动;
(4)图丙中木块相对地面处于静止状态,受到的滑动摩擦力与拉力为一对平衡力,大小相等,接触面的粗糙程度相同,压力大小相等,受力面积不同,图丁、戊两图中,F1=F2,说明摩擦力相等,则可得出结论:滑动摩擦力大小与接触面积大小无关。弹簧测力计的示数仍不稳定,说明滑动摩擦力大小发生了变化,根据滑动摩擦力的两个影响因素可知,在压力不变时,传感器测得的滑动摩擦力数据不稳定可能是由于传送带表面的粗糙程度不均匀导致的。
故答案为:(1)匀速直线;1.6;(2)甲图中弹簧测力计示数小于乙图中弹簧测力计示数;(3)3;(4)无关;C。
【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对实验方案的改进,体现了对过程和方法的考查。
2.为了探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”,某同学利用完全相同的两块木块A、B设计了如图所示的实验。
(1)如图甲所示,实验时用弹簧测力计水平向右匀速拉动木块。此时,木块所受的滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数,该实验的原理是 二力平衡 。
(2)比较图乙、丙两次实验,得到初步结论:滑动摩擦力的大小与 压力大小 有关。
(3)比较图丙、丁两次实验,得到初步结论:滑动摩擦力的大小与 接触面积大小 无关。
(4)接下来该同学对该实验进行了改进,设计了如图戊所示的实验装置:
①实验前,首先用电子秤测出甲、乙两物体的质量分别为m1和m2;
②实验中,再次读数时除要保持甲物体在电子秤上静止外,还需控制 BD (多选)。
A.匀速直线拉动长木板
B.乙物体与长木板之间保持相对运动
C.甲物体的质量一定大于乙物体的质量
D.定滑轮左侧连接乙的绳子必须保持水平
③定滑轮可以改变力的方向,但是不能改变力的大小,所以绳子对甲、乙物体的拉力相等。正确操作的情况下读出电子秤示数为m3,则物体乙所受的摩擦力大小为 (m1﹣m3)g 。(用字母表示)
④若在乙物体上放一个大砝码,再次拉动长木板,则电子秤的示数会 变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【分析】(1)实验中要做到匀速直线拉动物体,物体受到的拉力和摩擦力是平衡力,由二力平衡条件得到摩擦力和拉力大小相等;
(2)(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,据此分析回答;
(4)测量滑动摩擦力的大小,利用二力平衡,静止的物体一定受力平衡,摩擦力大小等于拉力大小,故要保持拉力始终水平拉;根据绳子的拉力与电子秤示数分析解答;根据滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关分析解答。
【解答】解:(1)如图甲所示,实验时用弹簧测力计水平向右拉动木块,使其做匀速直线运动;实验中要做到匀速直线拉动物体,物体受到的拉力和摩擦力是平衡力,由二力平衡条件得到摩擦力和拉力大小相等;
(2)比较乙、丙两次实验,压力不同,接触面粗糙程度相同,压力越大,测力计示数也越大,实验说明:在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;
(3)比较图丙、丁两次实验,压力相同,接触面的面积不同,弹簧测力计示数相同,可得出结论滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关;
(4)A.改进装置中,甲始终静止,受力始终平衡,不需要匀速拉动长木板,故A不符合题意;
B.测量滑动摩擦力需要乙和长木板发生相对运动,产生滑动摩擦力,故B符合题意;
C.实验对甲、乙质量大小没有要求,故C不符合题意;
D.连接乙的绳子必须保持水平,才能保证拉力大小等于滑动摩擦力,若绳子倾斜,拉力方向改变,测量结果出错,故D符合题意。
故选BD。
对甲受力分析:甲静止,受向下的重力m1g、向上的绳子拉力F,向上的支持力(大小等于电子秤的压力m3g),由平衡关系:m1g=m3g+F,得拉力F=(m1﹣m3)g;乙受力平衡,滑动摩擦力大小等于绳子拉力,因此f=(m1﹣m3)g;
乙上增加砝码后,乙对接触面的压力变大,滑动摩擦力变大,绳子拉力变大,甲对电子秤的总压力变小,因此电子秤的示数会变小。
故答案为:(1)二力平衡;
(2)压力大小;
(3)接触面积大小;
(4)②BD;③(m1﹣m3)g;④变小。
【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对实验方案的改进,体现了对过程和方法的考查。
3.小明用如图1所示的装置,探究摩擦力的大小与哪些因素有关。
(1)实验时,小明将木块放在水平木板上,弹簧测力计沿 水平 方向拉动木块,并使木块做 匀速直线 运动。这样做的目的是 使拉力大小等于摩擦力大小 。
序号
木块放置情况
木板表面情况
压力/N
弹簧测力计示数/N
1
平放
木板
6
1.8
2
平放
木板
8
2.4
3
平放
木板
10
3.0
4
平放
木板上铺棉布
6
2.4
5
平放
木板上铺毛巾
6
3.6
(2)a.分析序号1、2、3三组数据可知:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关,滑动摩擦力f的大小与接触面所受压力F大小的关系式是 f=0.3F 。
b.如要探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系,应选序号为 1、4、5 三组数据进行分析。
(3)分析图2拉力与时间的关系图可知: C 。
A.要让木块从静止到运动至少要2.0N的拉力
B.如果测力计示数为2N,木块一定处于静止状态
C.t1﹣t2时间内,滑动摩擦力为2.0N
D.t1﹣t2时间内,木块做减速运动。
【分析】(1)弹簧测力计拉动木块时,弹簧测力计显示拉力大小,要使滑动摩擦力等于拉力,根据二力平衡条件,木块一定进行匀速直线运动;
(2)a、要探究滑动摩擦力大小与压力的关系,需保持接触面的粗糙程度相同,结合表格中数据进行分析即可;
b、要探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系,需保持压力大小相同,接触面的粗糙程度不同;
(3)根据题意明确图像中0﹣t1、t1﹣t2、t2之后三个时间段的含义,根据物体处于静止或匀速直线运动状态时受平衡力和摩擦力的影响因素分析解答。
【解答】解:(1)在实验中弹簧测力计沿水平方向拉动木块,并使木块做匀速直线运动,根据二力平衡知识,这是为了使拉力大小与滑动摩擦力成为一对平衡力,二者大小相等;
(2)a、1、2、3组实验数据,接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,可得滑动摩擦力大小与压力大小有关;
由数据知,压力增大几倍,滑动摩擦力便增大为原来的几倍,所以摩擦力与压力成正比,
设f=kF
当F=6N时,f=1.8N,代入数据得:
1.8N=k×6N
解得:k=0.3,
所以关系式为:f=0.3F;
b、1、4、5三组实验,压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,可以探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系;
(3)A、0~t1时间内木块处于静止状态,由此可知当时间为t1时,物体由静止变成运动,所以要使木块由静止开始运动,至少要2.3N的水平拉力,故A错误;
B、由图像t2之后木块做匀速直线运动,此时木块受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,拉力F=f=2N。
如果实验时木块所受的拉力是2N,木块可能静止(还没拉动)、可能匀速运动,故B错误;
C、滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,t1时间后木块开始运动,此时受到的摩擦力与t2之后摩擦力相等为2N,故C正确;
D、t1﹣t2、时间段内,水平方向拉力F大于摩擦力,所以物体仍做加速运动,故D错误。
故答案为:(1)水平;匀速直线;使拉力大小等于摩擦力大小;(2)a.f=0.3F;b.1、4、5;(3)C。
【点评】本题为探究摩擦力的大小的因素、二力的平衡条件、运动和力关系等,理解题意,要能从图像中获取有用信息,灵活运用所学知识分析。
4.小石猜想“滑动摩擦力的大小可能与接触面受到的压力、接触面的粗糙程度,以及物体相对运动的速度大小有关”。
(1)下面现象能支持猜想“滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关”的是 D 。
A.用力推桌子,但是没推动
B.擦黑板时,越用力压黑板擦,擦的越费劲
C.穿滑雪板的同学比穿普通棉鞋的同学,更不容陷入雪中
D.捏紧自行车车闸,车轮滑行时,结冰路面比柏油路面更不容易停下来
(2)小石利用如图所示的装置,探究“滑动摩擦力大小与物体相对运动速度大小是否有关”,进行了如下操作:
①将长木板B放置在水平桌面上,用水平拉力F’拉动长木板B,使其以速度v1水平向左匀速运动,待示数稳定后,记录弹簧测力计示数F1=2.4N。此时A受到的滑动摩擦力f1=F1=2.4N。
②仿照步骤①再做一次实验,拉动长木板B,使其以速度v2水平向左匀速运动(v2>v1)。此时A受到的滑动摩擦力f2=F2=2.4N。
③根据实验现象,得出初步结论是: 滑动摩擦力大小与物体相对运动速度大小无关 。
(3)增加钩码,小石继续探究“滑动摩擦力f的大小与接触面受到的压力F是否有关”,请帮他设计实验数据记录表。
【分析】(1)分析每个选项,找出符合滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系的答案;
(2)滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关,与运动速度无关;
(3)研究滑动摩擦力的大小与压力大小是否有关时,应控制其它两个因素不变,记下不同压力下弹簧测力计的示数,即滑动摩擦力大小,据此设计表格。
【解答】解:(1)A、用力推桌子,但是没推动,通过增大压力增大摩擦,故A不符合题意;
B、用力压黑板擦,越用力压黑板擦,擦的越费劲,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力增大摩擦,故B不符合题意;
C、穿滑雪板的同学比穿普通棉鞋的同学,更不容陷入雪中,通过增大受力面积来减小压强,故C不符合题意;
D、捏紧自行车车闸,车轮滑行时,结冰路面比柏油路面接触面更光滑,摩擦力更小,故D符合题意;
故选:D;
(2)两次不同速度拉动长木板,A所受的滑动摩擦力不变,说明滑动摩擦力大小与物体相对运动速度大小无关;
(3)探究“滑动摩擦力的大小与压力大小是否有关,应控制接触面的粗糙程度和接触面积大小相同,只改变压力大小,并记下弹簧测力计的示数,即滑动摩擦力大小。如下表所示:
物体的总重力G/N
接触面受到的压力F/N
弹簧测力计示数F拉/N
滑动摩擦力f/N
故答案为:(1)D;
(2)滑动摩擦力大小与物体相对运动速度大小无关;
(3)
物体的总重力G/N
接触面受到的压力F/N
弹簧测力计示数F拉/N
滑动摩擦力f/N
【点评】本题探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”,考查设计表格的能力、控制变量法的运用及根据数据归纳结论的能力,以及弹簧测力计的读数。
5.如图,利用弹簧测力计、木块、钩码、长木板、毛巾等物品探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(1)如图甲、乙、丙,小军用弹簧测力计沿水平方向向右拉动同一木块做匀速直线运动,丙图中木块受到的拉力大小为 4.4 N。
(2)由甲、乙可知,滑动摩擦力大小与 压力大小 有关。
(3)家庭装修中常用到木砂纸,不同目数的砂纸,其粗糙程度不同。砂纸的粗糙程度与目数有怎样的关系呢?小明运用所学知识,设计实验探究了这个问题。
砂纸型号
弹簧测力计示数F/N
60目
2.5
120目
1.4
280目
1.1
①如图丁,将三种型号的砂纸分别固定在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动砂纸上的小木块,实验数据记录在表中。
②由实验数据可得:目数越小的砂纸越 粗糙 。
③小明认为在探究影响滑动摩擦力大小与接触面粗糙的程度关系时选用型号不同的砂纸更严谨,他的依据是 接触表面材料相同 。
【分析】(1)先观察弹簧测力计的分度值,再读数;
(2)(3)滑动摩擦力与压力、接触面的粗糙程度有关,据此分析。
【解答】解:(1)由图丙可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为4.4N;
(2)甲、乙两图中,接触面粗糙程度相同,乙图中木块对水平面的压力较大,乙图中弹簧测力计示数较大,则木块受到的滑动摩擦力也较大,比较图中甲、乙两次实验可知,当接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大,滑动摩擦力大小与压力大小有关;
(3)②木块放在目数不同的砂纸,由实验数据可得:目数越小的砂纸越粗糙,接触面粗糙程度不同;③小明认为在探究影响滑动摩擦力大小与接触面粗糙的程度关系时选用型号不同的砂纸更严谨,他的依据控制变量法分析是接触表面材料相同。
故答案为:(1)4.4;(2)压力大小;(3)②粗糙;③接触表面材料相同。
【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。
6.如图为某同学“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置。
(1)将滑块平放在水平皮带上,旋转启动旋钮,转动轴可以带动皮带沿逆时针方向转动,此实验皮带 不需要 (选填“需要”或“不需要”)要做匀速转动。
(2)由图甲可知:此时滑块受到的滑动摩擦力大小为 3 N;
(3)由图甲和乙可知:在其他条件相同的情况下,压力越大,滑动摩擦力越 大 ;
(4)调节“调速旋钮”使皮带分别以慢速、中速、快速转动,弹簧测力计的示数不变,说明滑动摩擦力的大小与物体间的相对运动速度 无关 。
(5)该同学继续探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系,改进了实验装置如图丙,将毛巾直接粘在滑块底部,发现弹簧测力计的示数比图甲大。由此得到“滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关”的结论,此实验过程存在问题,理由是 没有控制压力大小不变 。
【分析】(1)物体处于平衡状态时,受平衡力,平衡力大小相等,方向相反;
(2)根据测力计的分度值读数,结合二力平衡的条件分析;
(3)(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,根据图找出相同的量和变化的量,分析得出结论摩擦力与变化量的关系;
(4)根据实验现象得出结论。
【解答】解:(1)皮带转动过程中,滑块相对地面静止,滑块处于平衡状态,所受的摩擦力和轻绳的水平拉力是一对平衡力,平衡力大小相等,所以弹簧测力计的读数大小等于滑块所受滑动摩擦力的大小,实验过程中皮带不需要做匀速转动;
(2)甲图中弹簧测力计的分度值为1N,弹簧测力计的示数是3N,弹簧测力计的读数大小等于滑块所受滑动摩擦力的大小,故滑块受到的滑动摩擦力大小为3N;
(3)由图甲和乙两次实验接触面的粗糙程度是一定的,压力是不同的,弹簧测力计的示数不同即摩擦力是不同的,这就说明摩擦力的大小和压力大小有关,乙图中压力大,测力计示数大,即:在其他条件相同的情况下,压力越大,摩擦力越大;
(4)皮带分别以慢速、中速、快速转动,弹簧测力计的示数不变,说明滑动摩擦力的大小与物体间的相对运动速度无关;
(5)为了验证滑动摩擦力的大小与接触粗糙程度有关,需要保持压力大小不变,只改变接触面粗糙程度,将毛巾直接粘在滑块底部,不仅接触面粗糙程度改变了,压力也改变了,没有控制压力大小不变,所以得出的结论是错误的。
故答案为:(1)不需要;(2)3;(3)大;(4)无关;(5)没有控制压力大小不变。
【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。
声明:试题解析著作权属所有,未经书面同意,不得复制发布日期:2026/5/6 12:32:14;用户:尚老师;邮箱:13166609970;学号:41217949
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