题目内容

5.“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”科学探究的过程一般要经历“提出问题”、“猜想与假设”、“实验和论证”等环节.在“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中,小华同学提出了三个猜想:猜想A:摩擦力的大小与压力的大小有关.
猜想B:摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关.猜想C:摩擦力的大小与物体运动的速度有关.
为了验证这三个猜想,小华同学设计了如图所示的实验

(1)在实验中,为了使摩擦力大小等于测力计示数,小华应该用测力计沿着方向拉着物体做匀速直线运动.根据二力平衡条件可知,此时的摩擦力大小等于弹簧测力计的拉力.
(2)由图甲和图乙两个实验可知摩擦力的大小与压力有关,结论是在接触面粗糙程度相同时,压力越大,摩擦力越大.
(3)由图甲和图丙两个实验可知摩擦力的大小与有关,结论是在压力相同时,接触面越粗糙,摩擦力越大.
(4)在实验探究中,小华同学应用的研究物理问题的方法是控制变量法.
(5)为了验证猜想C是否正确,小华同学用图甲装置进行了三次实验,实验记录如表:由实验记录可知,猜想C是错误(填“正确”或“错误”)的.
实验次数木块运动速度(m/s)测力计示数(N)
10.050.6
20.100.6
30.150.6
(6)小华在实验中还发现:在木块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,直到拉动木块为止.该现象表明:物体在静止时也可能受到摩擦力的作用,且该力的大小与拉力的大小有关.
(7)上学路上,小明看见一辆汽车陷进了泥坑里,司机将一些稻草塞进后轮底下,汽车很快就爬上来了,这是利用增大接触面粗糙程度的方法增大摩擦力.

分析 (1)使物体做匀速直线运动,物体处于平衡状态,弹簧测力计的拉力等于物体受到的滑动摩擦力.这是运用了二力平衡的原理.
(2)(3)滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,在探究时,要运用控制变量法逐一进行探究并得出结论.
(4)物理学中,在研究一个量与多个变量之间的关系时,往往要先控制某些量,每次只研究与其中一个变量的关系,这就是控制变量法.
(5)从数据中观察速度的大小是否对弹簧测力计的拉力构成了影响,从而判断猜想C是否成立.
(6)物体之间只要有了相对运动的趋势,它们之间便会有摩擦力的存在,这种摩擦是静摩擦,静摩擦力与拉力的大小有关.
(7)在压力一定的情况下,接触面越粗糙,摩擦力越大.

解答 解:
(1)根据二力平衡的原理,在实验中,为了使摩擦力大小等于测力计示数,应该用测力计沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,此时拉力与摩擦力是一对平衡力.
(2)由图甲与图乙可知,物体接触面粗糙程度相同而压力不同,弹簧测力计示数不同,物体受到的摩擦力不同,由此可知:摩擦力的大小与压力的大小有关,即在接触面粗糙程度相同时,压力越大,摩擦力越大.
(3)由图甲和图丙两个实验可知,物体间的压力相同而接触面的粗糙程度不同,弹簧测力计的示数不同,物体受到的摩擦力不同,由此可知:摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,即在压力相同时,接触面越粗糙,摩擦力越大.
(4)本实验中,分别探究了摩擦力与压力大小和接触面粗糙程度,以及与物体运动速度多个变量之间的关系,运用的是控制变量的方法.
(5)从表格中的数据可以看出,三次实验中木块运动的速度越来越大,而拉力的大小却始终不变,因此可证明,猜想C是错误的,即摩擦力的大小与运动的速度无关;
(6)在木块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,原因是:物体虽然处于静止状态,但有运动趋势,受到静摩擦力的作用,物体受平衡力,静摩擦力与弹簧测力计的拉力相等,且随拉力的增大而增大.
(7)上学路上,小明看见一辆汽车陷进了泥坑里,司机在车胎底下垫了一些稻草,这是利用增大接触面粗糙程度的方法增大摩擦.
故答案为:(1)匀速直线;二力平衡条件;弹簧测力计的拉力;(2)在接触面粗糙程度相同时,压力越大,摩擦力越大;(3)在压力相同时,接触面越粗糙,摩擦力越大;(4)控制变量法;(5)错误;(6)摩擦;拉;(7)接触面粗糙程度.

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.要知道影响摩擦力大小的因素是压力和接触面的粗糙程度,两因素不变,则摩擦力不变.

练习册系列答案
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13.为了探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关,小明同学在老师的指导下做了一系列实验.以下是部分实验步骤(实验过程中保持长木板水平且固定):
第一次:把木块放在长木板上,用弹簧测力计水平拖拉木块,使木块做匀速直线运动(如图甲),读出弹簧测力计的示数,并记入表中;
第二次:把木块侧放在长木板上,用同样的方法拉木块(如图乙),记下相应的示数;
第三次:把两块相同的木块叠放在一起平放在长木板上,再用同样的方法拉木块(如图丙),记下相应的示数.

(1)请你帮助小明填全表格内的数据;
实验次数木块对木板的压力/N弹簧测力计的示数/N滑动摩擦力/N
1204.04
2204.04
3408.0
(2)比较第1、2两次实验数据,可以发现滑动摩擦力的大小与接触面积无关;
(3)比较第1、3两次实验数据,可以初步得出的结论是:在接触面粗糙程度相同的情况下,压力越大,滑动摩擦力越大.
(4)根据以上分析,可以判断图丁中图线b表示滑动摩擦力f随接触面积的变化关系,图线a表示滑动摩擦力f随压力变化的关系.
(5)本实验中摩擦力的测量是间接(选填“直接”或“间接”)测量的,必须在水平方向上匀速拉动木块才能测出摩擦力的原因是(填物理原理):二力平衡条件.
(6)在物理创新实验大赛上,一同学对该实验进行了改进,其实验方法如图戊所示,根据弹簧测力计的示数也能得知摩擦力的大小,请你说明这种改进的好处是(写出一个优点即可):
弹簧测力计的示数更稳定,便于读数.

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