题目内容

11.李丽和张明为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关系”,设计如图所示实验装置,李丽同学提出“滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关”的猜想;张明同学提出来“滑动摩擦力大小可能与接触面所受的压力有关”的猜想.

(1)李丽为了完成她自己的探究应该按图中的甲、丙两个图所示的方案进行.
(2)张明选用正确的实验装置进行实验,将得到的实验数据填入图表,但漏填一处,根据如图所示,该处应填入摩擦力大小为1.2N.
实验次数123456
压力FN/N0.51.01.52.02.53.0
摩擦力Ff/N0.20.40.60.81.01.2
(3)请根据表中数据,在图2中作出摩擦力大小F1与与接触面受到的压力大小之间FN的关系图象.
(4)根据画图象可以得出F1与FN的关系是:接触面粗糙程度相同时,摩擦力与压力成正比(或F1=0.4FN,其它答案合理亦可).
(5)继续探究“滑动摩擦力的大小是否与接触面的面积有关呢?”张明将图1甲中的木块侧放在水平木板上,用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动,发现弹簧测力计的计数和图1甲的示数一样,得出“滑动摩擦力的大小是否与接触面的面积无关”的结论.而李丽将图1甲中的木块沿竖直方向截去一半后,用弹簧测力计拉着木块在木板上做匀速直线运动,发现弹簧测力计的计数为图甲中示数的一半,得出“滑动摩擦力的大小是否与接触面的面积有关”的结论.你认为李丽的结论是错误;错误的原因是:没有控制木块对桌面的压力相同.

分析 (1)要解决此题,需要掌握控制变量法.滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,所以要探究滑动摩擦力大小与其中一个力之间的关系,需要控制另一个量不变.
(2)根据表格中数据,得出摩擦力与压力的比例关系,从而判断出最后一组摩擦力的大小;
(3)在作图时,首先根据表格中的数据描点,然后将各点用平滑的曲线连接起来.
(4)分析图象,观察摩擦力大小与压力大小的变化情况,得出摩擦力大小与压力之间的关系.
(5)要探究摩擦力的大小与接触面积的关系,需使压力和接触面的粗糙程度相同,受力面积不同.

解答 解:(1)要探究滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关,应使接触面的粗糙程度不同,但保持压力大小相同,所以应选择甲、丙两图进行实验;
(2)由表格中数据知,接触面的粗糙程度相同,摩擦力大小与压力大小的比值为0.4不变,所以最后一组数据应为0.4×3.0N=1.2N;
(3)图象中横坐标表示压力,纵坐标表示摩擦力,根据表格中数据进行描点,并用平滑的曲线连接起来,如图所示:

(4)图象是一条过原点的直线,可知接触面粗糙程度相同时,摩擦力与压力成正比;
摩擦力与压力的比值恒为0.4,可得F1=0.4FN;
(5)要探究摩擦力的大小与接触面积的关系,需使压力和接触面的粗糙程度相同,受力面积不同,张明将图1甲中的木块侧放在水平木板上,不仅很好地控制了压力大小,而且改变了受力面积;
而李丽将图1甲中的木块沿竖直方向截去一半,这样压力大小和受力面积同时发生了改变,所以得到了错误的结论.
故答案为:(1)甲、丙;(2)1.2;(3)见上图;(4)接触面粗糙程度相同时,摩擦力与压力成正比(或F1=0.4FN,其它答案合理亦可);(5)李丽;没有控制木块对桌面的压力相同.

点评 探究摩擦力的实验一般从两个方面进行考查:
①控制变量法研究实验的步骤,抓住变量和不变量;
②实验中要求拉动木块做匀速直线运动的原因,以及实验的改进方法.

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