题目内容
【题目】小明用如图甲所示的装置,探究滑动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长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,并使木块做_______运动,利用_______原理,可以测出木块在木板上滑行时受到的摩擦力.
(2)在木块上放一砝码,从而改变木块与长木板之间的压力,如图乙;把棉布铺在长木板上,从而改变接触面的粗糙程度,如图丙.观察三个实验,比较甲图和_______图所示实验,说明滑动摩擦力的大小与作用在物体表面的压力有关.比较甲图和丙图所示实验,得出结论_______.
(3)小明在进行乙图中实验时,多次改变放在木块上的砝码的质量,通过实验得到滑动摩擦力F摩与作用在物体表面的压力F压的关系得到图线如丁图所示,由图可知:F摩=________F压.乙图中当木块与砝码对地面的压力变为12N时,木块在长木板上匀速滑动时受到的拉力为________N。
(4)实验操作中,小明发现弹簧测力计示数时大时小,原因是_______。
(5)小明某次拉动木块由静止变为匀速运动时发现:在物体还没有被拉动的情况下,弹簧测力计仍然有示数,且示数逐渐增大,直到拉动物体为止。其拉力F随时间t的变化关系如图戊所示(其中0~3s木块处于静止状态).分析图象可知:第6秒时,木块受到的摩擦力是________N,要使木块由静止到开始运动,至少要用________N的水平拉力;
(6)在全班交流环节中,小明为探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,又设计了如下方案:
①用弹簧测力计测出铜块和木块的重力大小分别为G1和G2;
②如图A和B所示,将铜块和木块都平放在长木板上测出滑动摩擦力大小分别为f1和f2;
③比较和的大小关系,获得结论。(提示:此时物块对木板的压力大小即为重力大小。)
老师肯定了小明的方案,因为:
(Ⅰ)路程与时间的比值即单位时间内物体通过的路程,反映了物体运动的快慢;同样道理,滑动摩擦力与压力的比值即________下的滑动摩擦力,反映了________。
(Ⅱ)我们学过的利用比值法定义的物理量还有_______。
【答案】匀速直线运动 二力平衡 乙 在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大 0.25 3N 没有匀速运动 4N 4.2N 单位压力 接触面的粗糙程度 速度
【解析】
(1) 实验时,用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,此时摩擦力和弹簧测力计的拉力就是水平方向的一对平衡力,读出弹簧测力计的示数,就等于摩擦力;
(2)甲、乙两图接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,测力计的示数不同,可得滑动摩擦力的大小与压力大小有关;
甲图和丙图所示实验,压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,测力计的示数不同,说明了在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(3)由摩擦力f与作用在物体表面的压力F压的关系图线可知,摩擦力f与作用在物体表面的压力F压成正比:
当作用在物体表面的压力为2N时,摩擦力为0.5N,作用在物体表面的压力为4N时,摩擦力为1N,所以摩擦力f与压力F压的关系是:f=0.25F压;
当木块与砝码对地面的压力变为12N时,木块在长木板上匀速滑动时受到的拉力为F=f=0.25×12N=3N;
如果此时弹簧测力计拉着木块和砝码水平向右一起做加速运动,木块对桌面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以木块所受的滑动摩擦力仍为3N;
由于砝码与木块没有发生相对滑动,所以此时砝码受静摩擦力作用;
由于砝码向右做加速运动,所以所受摩擦力水平向右;
(4)实验操作中,若没有匀速运动木块,木块受力不平衡,造成弹簧测力计示数时大时小。
(5)由图象戊分析可知,第6秒时,木块做匀速直线运动,在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,故此时摩擦力为4N;其中03s木块处于静止状态,其中最大拉力为4.2N,因此要使木块由静止到开始运动,至少要用4.2N的水平拉力;
(6)(I)分析小明所设计的方案可知,这是一种通过比值法来进行的比较,因此,由题意知:滑动摩擦力与压力的比值即单位压力下的滑动摩擦力,反映了接触面的粗糙程度;
(II)类似利用比值法来定义的物理量还有速度、压强、功率等。
【题目】小红在物理兴趣小组活动时发现:泥沙的密度比水大。因此她猜想:若江水中含沙量越高,则江水的密度可能越大。她决定用清水和食盐配制盐水,测量盐水的密度来模拟分析这一问题。
(1)测量前,将天平放在水平桌面上,游码调到标尺左端的零刻度线处,发现天平的指针向右偏了,那么,要使天平平衡,就应将横梁右端的平衡螺母适当向左调,若测量时,发现指针略向左偏,要使天平平衡,可行的操作是:___________。
烧杯与盐水总质量/g | 量筒内盐水体积/cm3 | 烧杯与剩下盐水的质量/g | 盐水密度/(g/cm3) |
134.2 | _________ | __________ | ________ |
(2)小红在某次实验中天平示数如图甲所示和量筒示数如图乙所示,请将实验数据填入下表,并计算出盐水的密度。
(3)她经过多次的实验测量,得到了盐水密度与盐的百分含量之间存在的对应关系如下表所示:分析下表数据,可知她的猜想是_________(填“正确”或“错误”)的。
盐的百分含量/% | 4 | 6 | 8 | 10 | 15 | 20 |
盐水密度/(g/cm3) | 1.05 | 1.08 | 1.10 | 1.12 | 1.15 | 1.17 |
(4)请利用表中数据,在图丙中用平滑曲线绘出盐水的密度与盐的百分含量之间的曲线。
(______)
(5)北大西洋海水比印度洋海水密度大,可知北大西洋海水含盐量较________(填“高”或“低”)。