题目内容
8.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.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,并使木块做匀速直线运动.改变放在木块上的砝码,从而改变木块与长木板之间的压力;把棉布、毛巾等铺在长木板上,从而改变接触面的粗糙程度.(1)观察三个实验,比较甲图和乙 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.
(2)观察三个实验,比较甲图和丙图所示实验,说明了滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度 有关.
(3)小明在进行乙图中实验时,改变放在木块上的砝码,通过多次实验得到滑动摩擦力F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=0.25 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3 N.
(4)小明某次拉动木块由静止变为匀速运动时,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:要使木块由静止到开始运动,至少要用4.2 N的水平拉力;若木块所受的拉力F=4N,则木块所处的状态是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.
(5)交流评估时,某实验小组提出:实验过程中,弹簧测力计的示数不容易稳定.可能的原因是B
A.木板的长度太长 B.木板的粗糙程度不均匀
C.弹簧测力计的分度值太大 D.木板与木板的接触面积太大
(6)为了探究静摩擦力作用的相互性,并比较一对相互作用的静摩擦力的大小,小明又设计了如图甲所示的实验装置,整个装置放在水平桌面上,其中A、B两木块叠放在一起,两个轻质弹簧测力计C、D的一端与两木块相连,另一端固定在铁架台E、F上.后来经过讨论,完善了实验装置,如图乙所示. 在水平桌面是光滑的理想情况下,B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计D的示数,A对B的静摩擦力的大小等于弹簧测力计C的示数.
①实际B与桌面也存在摩擦力,为此在B下面放细圆木条的目的是减小桌面对木块B的摩擦力,在A上放钩码的目的是增大压力.
②实验中需向右缓慢移动铁架台F,在此过程中,应使A、B保持相对静止,整个装置静止后,读取两个弹簧测力计的示数F1、F2.(填“运动”或“静止”)
③分析实验数据,若F1=F2,则静摩擦力的作用是相互的,且一对相互作用的静摩擦力大小相等.
分析 (1)要探究摩擦力与压力的关系,需使接触面的粗糙程度相同,压力大小不同;
(2)比较甲、丙两图,得出摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系;
(3)根据图象中压力和摩擦力的数据,找出其关系;
根据F=f=0.25F压计算得出拉力的大小;
由于砝码与木块一起做加速运动,所以砝码与木块没有发生相对滑动,受静摩擦力;
由于砝码的速度不断加快,所以受到的摩擦力使其运动状态不断变化;
(4)分析图象,结合二力平衡知识解析;
(5)滑动摩擦力受接触面的粗糙程度的影响,据此判断影响弹簧测力计示数不稳定的原因;
(6)①增大摩擦力的方法:增大压力,增大接触面的粗糙程度.减小摩擦力的方法:减小压力,减小接触面的粗糙程度,使接触面脱离,用滚动代替滑动;
②使A、B保持相对静止,测出静摩擦力的大小;
③相互作用力:大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在不同物体上.
解答 解:
(1)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;
(2)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,说明了滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
(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)由图象戊分析可知,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0~3s木块处于静止状态,其中最大拉力为4.2N;
根据图象所示信息,如果实验时木块所受的拉力是4N,则木块所处状态是静止或匀速直线运动,故C正确.
(5)A、木板的长短不会影响摩擦力的大小,所以不是造成弹簧测力计的示数不容易稳定的原因,故A错误;
B.木板的粗糙程度不均匀,影响摩擦力的大小,会造成弹簧测力计的示数不容易稳定,故B正确;
C、弹簧测力计的分度值太大,只会使测量的准确度降低,不是造成弹簧测力计的示数不容易稳定的原因,故C错误;
D.木块与木板的接触面积不影响摩擦力的大小,所以不是造成弹簧测力计的示数不容易稳定的原因,故D错误.
(6)①在B下面放细圆木条的目的是减小接触面的粗糙程度,使接触面脱离,用滚动代替滑动,减小桌面对木块B的摩擦力.在A上放钩码的目的是增大压力从而增大摩擦力.
②本实验是为了探究静摩擦力作用的相互性,并比较一对相互作用的静摩擦力的大小,故实验中需向右缓慢移动铁架台F,在此过程中,应使A、B保持相对静止,整个装置静止后,读取两个弹簧测力计的示数F1、F2.
③分析实验数据,若F1=F2,则静摩擦力的作用是相互的,且一对相互作用的静摩擦力大小相等.
故答案为:(1)乙;(2)接触面的粗糙程度;(3)0.25;3;(4)4.2;C;(5)B;(6)①减小桌面对木块B的摩擦力;增大压力;②静止;③F1=F2.
点评 此题是探究影响滑动摩擦力的因素,主要考查了对二力平衡条件的应用及控制变量法;在此实验中要水平拉动木块做匀速直线运动,要研究滑动摩擦力与一个量的关系,需要控制另一个量不变.
| A. | 这是照相机的成像原理 | |
| B. | 在光屏上成缩小的虚像 | |
| C. | 此凸透镜的焦距小于20cm | |
| D. | 取下光屏,在光屏的一侧用眼也能观到蜡烛的像 |
| A. | f 丙>f 甲=f 丁>f 乙 | B. | f 乙>f 丙>f 丁>f 甲 | ||
| C. | f 乙>f 丁>f 甲>f 丙 | D. | f 乙>f 甲=f 丁>f 丙 |
| A. | 研究物体的运动情况时,不能选择运动的物体为参照物 | |
| B. | 作用在物体上的一对平衡力,它们的合力一定为零 | |
| C. | 用同一密度计测量不同液体的密度时,因为密度计在不同液体中所受浮力不同,所以浸入液体的深度不同 | |
| D. | 弹簧测力计只能用来测量物体的重力 |