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物理实验探究专题8


5:影响滑动摩擦力大小因素的实验探究
1.(05 河北)下图所示是“研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验。









____



























____________________________________________________。 次数 1 2 接触面 木块和木板 木块和木板 木块和棉布 木块和毛巾 压力 (N) 摩擦力(N) 2 4 2 4 0.4 0.8 0.6 1.2

(1)在实验中,用弹簧测力计拉着木块时,应水平地拉动,且使它在固定的水平面上做 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。 有关。 有关。



3 4

(2)将图(a)和图(b)的实验进行比较可知,滑动摩擦力的大小与 (3)将图(a)和图(c)的实验进行比较可知,滑动摩擦力的大小与

5.(08 贵阳)在探究"滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关"的问题时,兴趣小组的同学们作了如下的猜 想: 猜想 A:滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关; 猜想 B:滑动摩擦力的大小可能与压力大小有关。 为了验证上述猜想是否正确,同学们设计了如下图所示的实验

2.(08 梅州市)小林同学做“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验,如图所示。

(1)实验中采取的办法是用弹簧测力计水平拉动木块,使其在长木板上做_____ (2)甲、乙两图所示的实验说明:接触面粗糙程度相同时,______ (3)甲、丙两图所示的实验说明:压力一定时,________ (4)由实验可得出的结论是:_________________

__运动。

___,滑动摩擦力越大。 ___,滑动摩擦力越大。 ___________。 (1)步骤(a)和(b)是为了验证猜想 (2)步骤(a)和(c)是为了验证猜想 (3)本实验采用的科学探究方法是 (4)实验中应使木块做匀速直线运动。这样做的目的是: 。 6.(07 四川绵阳)在探究“摩擦力的大小与什么因素有关”时,小华同学根据自己推箱子时,箱子越重, 。 推起来越费力,提出了“影响摩擦力大小的因素可能与接触面受到的压力有关”的猜想;小辉同学根据 自己推箱子时,地面越粗糙,推起来越费力,提出了“影响摩擦力大小的因素可能与接触面的粗糙程度 有关”的猜想。下图是验证他们猜想的实验装置图。 (填序号) (选填“A”或“B” ) (选填“A”或“B” ) 。

3.(08 黄石市)下表是某实验小组所做的“探究摩擦力大小跟哪些因素有关”的实验记录: 实验次数 ① ② ③ 接触面的材料 木块与木板 木块与木板 木块与毛巾 压力 F/N 8 12 12 摩擦力 f 摩/N l.6 2.4 5.0

(1)分析比较序号①与②的实验数据,可得出的结论是 (2)分析比较序号 大。 (3)上述研究方法叫“控制变量法”,下列实验中用到此方法的有 ①探究电压、电流与电阻的关系; ③探究固体熔化时温度的变化规律; ②探究动能跟哪些因素有关; ④研究影响电磁铁磁性强弱的因素。

的实验数据,可得出的结论是:压力相同时,接触面越粗糙,摩擦力越

4.(07 包头市)在探究影响摩擦力大小因素的实验中,记录的结果如右下表所示。 (1)在这个实验中,使用的是控制变量法,在第1、2次实验中变量是_______,控制的变量是______。 得到的结论是:接触面不变时,压力越大,摩擦力越大。 N/N f /N 1.0 0.4 1.5 0.6 2.0 0.8 2.5 1.0 3.0 1.2 (2)在研究接触面对摩擦力大小的影响时, ①小辉同学为了完成他自己的探究应按 两图进行。

②若小华选用正确的实验装置进行实验得到下表所记录的实验数据, 请根据数据在所给坐标中作出摩 擦力的大小 f 与接触面受到的压力大小 N 之间的关系图象。

根据 实验步骤二:把

知识,可知 F1 的大小等于木块受到的摩擦力。 放在水平桌面上,将 放在其上方,用步骤一的方法拉动木块,

记下弹簧测力计示数 F2。 实验分析:当满足 的条件时,上述结论是正确的。

10.(07 南京市)在“探究改变滑动摩擦力大小的方法”实验中,小明同学选用了一块带钩的长方体木 块(重为 G、各个表面粗糙程度一样)、质量相等的几个钩码、弹簧测力计一只.请补全下列步骤中的相 应内容: ③根据图像可以得出 f 与 N 的关系是_____ __。 (1) 小明把长方体木块平放在水平桌面上,为了测出滑动摩擦力的大小,他用弹簧测力计水平 拉动木块运动,记下此时弹簧测力计的示数为 F1,则滑动摩擦力的大小等于 ; ④小华和小辉同学在实验中都应使小车做___________运动。 7.(05 福州)不同的运动项目对运动鞋摩擦力的要求不同。某研究性学习小组对“不同类型的运动鞋 底在相同平面上滑动时摩擦力的大小”进行了探究,如图所示。他们先测出每只 不同类型运动鞋的质量,再往质量小的鞋子里均匀摆放砝码,使鞋子(连同鞋里砝 码)的质量均相等。接着用弹簧测力计先后匀速拉动不同类型的运动鞋,使它们沿 水平桌面滑动,读取各次弹簧测力计的读数。 (1)探究中“使鞋子(连同鞋里砝码)的质量均相等” ,这是采用了 研究方法。

(2)接着,他在木块上先后增加二个和四个钩码,重复步骤 (1),分别读出对应的弹簧测力计示数为 F2 和 F3,发现 F3>F2>Fl,这说明 ;

(3)取下钩码,他又把该木块侧放在水平桌面上,按步骤(1)的方法再次读出弹簧测力计的示数,他这 样操作是为了研究 .

11.(07 四川自贡)在“探究摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,同学们提出了以下几种猜想: A.与物体质量大小有关 C.与物体间的接触面积大小有关 B.与物体运动速度有关 D.与物体间接触面的粗糙程度有关

(2)测量时,沿水平方向匀速拉动运动鞋,则此时运动鞋所受滑动摩擦力与弹簧测力计拉力的大小 。这种测摩擦力的方法是 (选填“直接”或“间接”)测量法。

实验中有一较长的水平粗糙桌面、一个带构的长方体木块和一支弹簧测力计可供使用。 (1) 小方用弹簧测力计水平匀速拉动木块在桌面上进 行了三次实验,实验数据如右图所示, 表中数据可以验证猜想 (填序号) , 实验中采用控制变量法, 则该实验注意保 持木块与桌面间的 不变,可得到的结论 。 (填序号) ,实验中要水平匀速拉动弹簧测力计,是因 ,若实验中再提供一块长玻 (填序号) 。 次数 1 2 3 木块运动快慢 较快 慢 较慢 弹簧测力计示数/N 1.8 1.8 1.8

8.(07 恩施自治州)下图是某实验小组做的“探究滑动摩擦力与哪些因素有关”的实验。

①实验中要求必须水平匀速拉动弹簧测力计,这样做的目的是: 。 ②分析甲、乙两次实验现象,可以得出的结论: 。 ③分析乙、丙两次实验现象,能否得出一个科学的结论?为什么? 。 ④分析甲、丁两次实验现象,可以得出的结论: 。 9.(05 南宁)小明想验证“用滚动代替滑动能减小摩擦”的正确性。利用以下一些器材:质量不相等、 带钩的木块 A 和木块 B,弹簧测力计,砝码、棉布、圆柱状铅笔若干,进行实验探究。请完成以下填空: 实验步骤一:把木块 A 放在水平桌面上,用弹簧测力计 拉动木块,记下弹簧测力计的示数 F1。



(2)用上述器材还可以验证猜想 为 璃板,利用上述器材还可以验证猜想

12.(05 沈阳)小明在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中,实验过程如图所示。

(1)比较

两图能说明滑动摩擦力的大小与压力的大小有关; 比较

两图能说明滑动

摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。 (2)在此基础上小明又猜想滑动摩擦力大小是否与物体运动速度的大小有关 ?请你利用图中已有器材验

证小明的猜想。写出你的做法。 13.(08 攀枝花)在“探究摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,同学们提出了以下几种猜想: A.与物体的重力大小有关 B.与物体运动的速度大小有关 C.与物体间的接触面积大小有关 D.与物体间接触面的粗糙程度有关 实验室有一个较长且光滑程度一致的木板、一个带钩的长方体木块和一只弹簧测力计可供使用。 小娟同学用弹簧测力计匀速拉动木块在水平放置的木板上进行三次实验,如图所示。实验数据如下 表所示:

15.(05 广州)一个物体在另一个物体表面上滑行时受到的摩擦力称为滑动摩擦力,要探究物体受到的 滑动摩擦力大小与什么因素有关。 (1)写出你的两个猜想。

(2)现要求验证其中一个猜想,你要验证其中的哪一个猜想? 现有器材 a.一块一端带有小钩的长方体木块、b.一块铁块、c.一块长木板、d.棉布、e.毛巾、 f.弹簧测力计,你应从这些器材中选择哪些必要的器材做实验?(写器材的英文字母代号)

(3)写出验证第(2)问中猜想的主要实验步骤及分析。

次数 1 2 3 (1)表中数据可以验证猜想

木块放置方式 木块运动快慢 平放 平放 平放 很慢 慢 较快

弹簧测力计示数 1.2N 1.2N 1.2N 。 (填序号)正确或者错误, . 16.(08 南通市)在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中. (1)在水平桌面上, 用弹簧测力计水平向左拉动木块, 使其作匀速直线运动, 弹簧测力计示数如图所示. 根 据____________知识可知,木块所受的滑动摩擦力为_______N.

(填序号)的正确或者错误。

(2)实验中要匀速拉动木块的原因是: (3)就利用现有器材且保持木板水平, 还可以验证猜想 请你把验证这个猜想的实验操作过程叙述出来:

14.(08 烟台)在探究滑动摩擦力与哪些因素有关的实验中,小明的实验过程如图所示.

(2)小华将木块沿竖直方向截去一半后,测得木块所受的滑动摩擦力变为原来一半.他由此得出:滑动 摩擦力的大小随接触面积的减小而减小.你认为他的探究过程中存在的问题是 __________________________________________. 17.(05 无锡)为探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关,小明设计了如图甲所示的实验。

(1)实验操作的关键是什么?

(2)由甲、乙两图得到的结论是__________________________________________________。 (3)图乙和图丙探究的问题是____________________________________________________。 (4)在此实验的基础上,小明又猜想:滑动摩擦力的大小可能与物体的接触面积有关.请你利用图中已 有的器材,设计探究方案验证小明的猜想. (1)如果要想利用此实验来探究滑动摩擦力的大小与压力的关系,应设计怎样的实验步骤?

(2)在探究滑动摩擦力的大小是否与物体间的接触面积有关时,小明先后用大、小木块按照图甲所 示的方法进行对比实验。小明的做法是否正确?为什么? 长木板 不同表面 光滑表面 (3)在研究此问题时,小红设计的实验如图乙所示,弹簧测力计一端固定,另一端钩住长方形木块, 木块下面是一长木板,实验时拉动长木板,然后读出弹簧测力计的示数,即可测出木块和木板间的摩擦 力。小明看了小红的实验后,认为小红设计的实验优于自己设计的实验。对此,你能说出其中的原因吗? 粗糙表面 木块的 放置方式 平放 平放 平放 侧放 弹簧测力计的示数/N 一个木块 1.8 2.9 2.4 2.4 两个木块叠放 3.6 3.6 4.8 4.8

(1)你认为表中哪个数据是不合理的,并指出导致数据不合理的原因;

(2)请你分析表格中的数据,得出实验结论; 18.(08 长沙)为探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关,长沙市某中学的小刚和小明两个同学分别设 计了如图甲和图乙所示的实验。按图甲实验时,小刚用手通过弹簧测力计匀速拉动木块 A,读出弹簧测 力计的示数即可测出木块和木板之间的滑动摩擦力:小明将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块 B, 木块 B 下面是长木板.实验时小明拖动长木板,然后读出弹簧测力计的示数,即可测出木块 B 和木板之 间的摩擦力。 (3)许多同学指出了该实验操作方法存在不足,请你利用现有器材进行改进,并叙述改进后有哪些 优点。

(1)请你画出木块 A 所受滑动摩擦力的示意图。 (2)你认为谁的实验设计更好,为什么? 。

在研究“滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系”的实验中,小华和小利设计的实验装置如图甲、乙所示.小华在实验中 保持木板 B 静止,用手竖直向上匀速提拉弹簧测力计,使木块 A 在 B 上向右运动.小利在实验中保持弹簧测力计静止, 用手拉木板 B 使其水平向左运动.在随后的交流评估过程中,多数同学认为小利的方法比较好.其原因有: (1)拉动木板 B 比拉动木块 A 更容易; (2)可以使弹簧测力计的示数比较稳定; (3)容易保证测力计沿着竖直方向施加拉力; (4)容易保证木块 A 受到的拉力沿着水平方向; (5)木块 A 受到的滑动摩擦力的大小跟运动的木板 B 是否保持匀速没有关系; (6)木块 A 受到的滑动摩擦力的大小跟木板 B 受到的拉力 F 的大小没有关系. 你认同哪几个观点?答:

(2)(5)(6) 19.(07 哈尔滨)学校实践活动小组同学在利用如图所示装置探究“滑动摩擦力的大小与什么有关”时, 得到如下实验数据:
(请填写序号).

小明用如图甲所示的装置,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

使拉力和摩擦力成为一对平衡力
某同学在探究“摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中,设计了如下两种测量摩擦力大小的方案. 方案 A:木板水平固定,通过弹簧测力计水平拉动木块,如图所示(a); 方案 B:木块固定,通过细线水平拉动木板,如图所示(b). (1)上述两种方案中,你认为更合理的方案是 . (2)实验时,小明记录的部分数据如表所示. 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

b
,原因是 1

平放

木板

6

1.2

弹簧示数不受木板速度的影响,读数稳定,容易操作
. (2)该实验中应测量的物理量是 2 平放 木板 8 1.6

木块的重力 G


3

平放

木板

10

2.0

弹簧测力计读数 F
. (3)除了实验必需的弹簧测计力、木板、木块、细线外,该同学还准备了质量为 200g 的砝码若干个.下表是通过改变 木块对木板的正压力,该同学记录的数据. 实验次数

4

平放

木板上铺棉布

6

1.8

5 分析序号

平放

木板上铺毛巾

6

3.0

1

2

3

4

5

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,滑动摩擦力的大小与接触面所受压力 F 大小的关系式是

砝码个数

f=0.2F
0 1 2 3 4 . 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

测力计读数(N)

0.50

1.00

1.50

1.98

2.50

1、4、5
三组数据进行分析. (3)小明在实验时还发现:在木块没有被拉动时,弹簧测力计也有示数,且示数会变化.他请教老师,知道可用 F-t 图 象表示拉力随时间的变化情况.若某次实验开始拉动木块直到木块匀速滑动的 F-t 图象如图乙所示,其中 0~4 s 木块处 于静止状态,分析图象可知:要使木块由静止开始运动,至少要用

木块重(N)

2.00

请根据上述数据在上图示的坐标纸上画出木块所受摩擦力与压力的关系图象. (4)两接触面间的摩擦因数为摩擦力与相应压力的比值,由图象可知该木块与木板间的摩擦因数为

0.25


2.3
N 的水平拉力拉木块;如果实验时木块所受的拉力是 2 N,则下列对木块所处状态的判断,正确的是

C
. A.静止 B.匀速直线运动 C.静止或匀速直线运动.

木块与小车向右做匀速直线运动,遇到一障碍物时,小车停下,木块从车上的 a 点滑至 b 点(如图甲),是因为木块具 有

惯性
;木块能停在 b 点,说明木块在滑动过程中受到向 如图是研究滑动摩擦力的大小跟什么因素有关的实验装置.


(填“左”或“右”)的摩擦力作用.为测量摩擦力的大小,小明在障碍物上固定了弹簧测力计拉住木块,用手拉着小车向左 运动(如图乙),则木块受到的摩擦力方向向


(填“左”或“右”),大小是

2.6
(1)为保证实验成功,每次都应用弹簧秤拉着木块沿 N.图乙与图丙(图丙是将小车固定在墙上,用弹簧测力计匀速拉动木块)的方法来探究摩擦力的影响因素的实验,则

水平
方向作

匀速直线
运动,使摩擦力与拉力成一对

平衡力
.并在此过程中读出测力计的示数,即为木块所受的摩擦力. (2)乙和甲相比,测力计的示数 (1)从实验操作方面考虑,应选

乙的大
,说明在接触面的


方案,简要理由

粗糙程度
一定时,滑动摩擦力的大小与接触面所受

乙、丙方案中,木块运动要求匀速,实际很难控制.乙方案中,木板滑动时可以是变速的.实验操作容 易
. (2)从实验读数方面考虑,应选

压力大小
有关. (3)丙与甲相比,测力计的示数


方案,简要理由

丙的大
,说明在接触面所受

压力大小
一定时,滑动摩擦力的大小与接触面的

乙、丙方案中,由于弹簧测力计是运动的,不易读准示数.乙方案中,弹簧测力计是静止的.容易读准 示数


粗糙程度
有关. (4)若要验证滑动摩擦力与物体相对运动速度大小无关,需要在甲的基础上再进行怎样的操作?

加速拉动木块,观察测力计示数大小是否变化
(5)按照甲图示的方式测量摩擦力存在一个问题:就是在运动过程中,不能使木块与测力计做到始终处于

匀速
状态,故最好是沿水平方向拉动

木板
(“木块”或“木板”),使木块与测力计始终平衡.

参考答案:

1.(05 河北) (1)匀速直线 二力平衡 2.(08 梅州市) (1)匀速(或匀速直线) ; (2)压力越大; (3)接触面越粗糙; (4)滑动摩擦力的大小与压力大小及 接触面的粗糙程度有关。 3.(08 黄石市) (1) 接触面的粗糙程度相同时,压力越大,摩擦力越大。 (2) ②与③ (3) ①、②、④ 4.(07 包头市) (1)压力大小 (2)1、3 或 2、4 5.(08 贵阳) (1)A (2)B (3)控制变量法 (4)木块做匀速直线运动时,水平方向二力平衡,则摩擦力与弹 簧测力计的拉力相等。 6.(07 四川绵阳) (1)甲、丙 (2)见右图 (3)f 与 N 成正比 (4)匀速直线 7.(05 福州) (1)控制变量 (2)相等 间接 接触面粗糙程度 压力大小相同时,接触面的粗糙程度越大,滑动摩擦力越大。 (2)压力大小 (3)接触面粗糙程度

触面积大小是否有关 11.(07 四川自贡) (1)B(2 分) 接触面积大小(1 分) 摩擦力大小与速度无关(1 分) (2)C(2 分) 木块水平匀速运动时,弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的摩擦力才是一对平衡力, 大小才相等(1 分) D(1 分) 12.(05 沈阳) (1)甲、乙 甲、丙

(2)利用甲(乙、丙)图的器材,用弹簧测力计分别以不同的速度匀速拉动木块;观察测力计的示数是否 相同。 13.(08 攀枝花) (1)B (2) 当物体做匀速直线运动时,水平方向二力平衡,则摩擦力与弹簧测力计的拉力相等。 (3)C 分别让长方体面积不同的侧面与水平木板接触,用测力计水平匀速拉动木块,对比不同情况拉力 的大小。 14.(08 烟台) (1)匀速拉动木块(2 分). (2)压力一定,滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关(2 分)。 (3)接触面积一定时,滑动摩擦力与压力的关系(2 分). (4)利用图甲(图乙)的器材,将木块分别侧放和平放,匀速拉动木块,比较弹簧测力计的示数(2 分). 15.(05 广州) (1)猜想: ①摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关; ②与摩擦力的大小与物体的接触面所受的压力有关。 (2)验证物体所受摩擦力大小与接触面的粗糙程度是否有关,所需器材是 a、c、d、e、f。 (3)实验步骤及分析: ①把木板放在水平长木板上,用弹簧测力计拉着木块在长木板上做匀速直线运动,此时弹簧测力计 的拉力大小等于木块受到的摩擦力, 记录此时弹簧测力计的读数为 F1, 从而测出木块与长木板之间的摩 擦力大小为 F1。 ②把棉布、毛巾先后分别铺在长木板上,重复步骤①的操作,读出这两种情况下弹簧测力计的读数 F2、F3。 ③比较 F1、 F2、 F3 的大小, 则可得知物体所受摩擦力大小与接触面的粗糙程度是否有关。 (如果 F1、 F2、F3 都不相等,说明物体受到的摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关; 如果 F1、F2、F3 都相等,说明物体受到的摩擦力大小与接触面的粗糙程度无关; ) 16.(08 南通市) (3)滑动摩擦力大小与接 (1)二力平衡 2.8 (2)未控制木块对水平面的压力不变

8.(07 恩施自治州) ① 摩擦力的大小等于弹簧测力计的拉力【或摩擦力与拉力是一对平衡力】 。 ② 滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关【或接触面越粗糙,滑动摩擦力越大】 。 ③ 因为有两个变量,所以无法得出正确结论【或不符合控制变量法,所以不能得出正确结论】 。 ④ 滑动摩擦力的大小与相互接触的两个物体的材料有关。 评分说明:学生的表述只要与上述答案相似就应给分,不必追求过分严密,但表述中如出现知识性 错误,该空不给分。 9.(05 南宁) 匀速 二力平衡 若干圆柱状铅笔 木块 A F1>F2 10.(07 南京市) (1)匀速 F1 (2)在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大

17.(05 无锡) (1)用弹簧测力计拉动木块,使它做匀速直线运动,读出此时弹簧测力计的示数 F1; 在木块上面加一个重物,再用弹簧测力计拉动木块,使它做匀速直线运动,读出此时弹簧测力计 的示数 F2;比较 F1 和 F2 的大小。 (2)不正确。实验过程中,没有保持相同的压力。 (3)木块不必做匀速直线运动(或弹簧测力计保持静止,便于读数)。 18.(08 长沙) (1)(只要方向正确,作用点在物体上均得分) ????(2 分)

(2)小明同学的设计更好(1 分)因为按甲图实验时,很难控制木块匀速运动。而乙图中的木板不需要做 匀速运动。 ???????????????????(1 分) 19.(07 哈尔滨) (1) (1 分) “2.9N”的数据不合理,是由于没有匀速拉动木块造成的。 (2) (2 分)滑动摩擦力大小与接触面积大小无关(1 分) ;压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大 (1 分) 。 (3) (2 分)改进:拉动木块下面的木板运动,保持弹簧测力计不动(1 分) 。 改进后优点:拉动木板时,即使没有匀速运动,对实验也没有影响,实验容易操作; 而且弹簧测力计相对操作者静止,可是读数准确。 (答出两条优点给 1 分)


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