题目内容

20.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.
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61.2
2平放木板81.6
3平放木板102.0
4平放木板上铺棉布61.8
5平放木板上铺毛巾63.0
(1)实验时,小明将木块放在水平木板上,弹簧测车计沿水平方向拉动木块,并使木块做匀速直线运动.
(2)实验时,小明记录的部分数据如表所示.
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.
b.如要探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度有关系,应选序号为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2所示,其中0~4sN的水平拉力拉木块;如果实验时木块所受的拉力是2N,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D.条件不足,无法判断

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,要沿水平方向拉动木块做匀速直线运动;
(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)由图可知要使木块由静止开始运动,至少要用多大的水平拉力拉木块;如果实验时木块所受的拉力是2N,有两种可能:①还没拉动,②拉动后匀速运动.

解答 解:(1)在实验中弹簧测力计沿水平方向拉动木块,并使木块作匀速直线运动,根据二力平衡知识,此时拉力大小与摩擦力相等;
(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;
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)当木块做匀速直线运动时,在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡的知识可知,这两个大小相等,方向相反,其中0~4s木块处于静止状态,弹簧测力计示数2.3N,即拉力2.3N;
根据图象所示信息,如果实验时木块所受的拉力是2N,可能静止(还没拉动)、可能匀速运动,故C正确.
故答案为:(1)水平;匀速直线;(2)a、1、2、3;b、1、4、5;(3)C.

点评 此题是探究摩擦力的大小与哪些因素有关的实验,考查了根据实验数据得出结论的能力,特别注意控制变量法的应用.

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