题目内容

10.小丽同学在探究“滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”的过程中,作了以下猜想:(1)可能与接触面的粗糙程度有关;(2)可能与接触面间的压力大小有关;(3)可能与接触面积的大小有关.为了检验上述有关猜想是否正确,她设计了以下实验方案:
步骤1:用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动,读出测力计的读数(如图甲)
步骤2:把砝码放在木块上(如图乙),匀速拉动木块和砝码,读出测力计读数;
步骤3:把木块平放在棉布上,匀速拉动木块和砝码(如图丙),读出测力计读数.

(1)实验中,弹簧测力计显示的读数是拉力F的大小,间接测得摩擦力f大小的关键是要保证木块做匀速直线运动,应用的物理知识是二力平衡
(2)比较步骤1、2次实验可以得到:接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大
(3)为了检验“猜想(3)”,可在上述实验基础上在增加一个步骤,写出你所设计的这一实验步骤.
将木块侧放,并用测力计沿水平方向拉动木块做匀速直线运动,读出测力计的示数
(4)小红猜想“滑动摩擦力的大小可能与物体的运动速度有关”,请你帮小红设计一个实验表格:

分析 (1)根据二力平衡条件,当用测力计拉动木块做匀速直线运动时,拉力才等于摩擦力;
(2)根据控制变量法分析实验数据,并得出实验结论;
(3)注意影响滑动摩擦力的因素,根据控制变量法设计实验步骤.
(4)用弹簧测力计拉着同一个物体在同一水平面上,以不同的速度做匀速直线运动,测量摩擦力的大小,因为摩擦力大小相同,推知摩擦力大小跟运动速度无关.

解答 解:(1)摩擦力和弹簧测力计的拉力是水平方向上一对方向相反的力,若木块匀速直线运动,木块处于平衡状态,此时摩擦力和弹簧测力计的拉力就是一对平衡力,读出弹簧测力计的示数,就等于摩擦力;
(2)实验步骤1和2,接触面是相同的,压力的大小不同,第二次压力大,摩擦力大,所以得出结论:接触面粗糙程度一定时,压力越大,摩擦力越大;
(3)为探究摩擦力大小是否与接触面积的大小有关,需保持压力大小和接触面粗糙程度相同,改变接触面积的大小,应将木块侧放,并用测力计沿水平方向拉动木块做匀速直线运动,读出测力计的示数.
(4)探究“滑动摩擦力的大小可能与物体的运动速度有关”的步骤为:
用弹簧测力计拉着木块在水平木板上以1m/s的速度做匀速直线运动,测出摩擦力;用弹簧测力计拉着木块在水平木板上以2m/s和3m/s的速度做匀速直线运动,测出摩擦力.
故需要测量的数据为在不同速度下的摩擦力,故设计的表格为:

实验次数速度摩擦力
1  
2  
3  
故答案为:(1)匀速直线;二力平衡;(2)接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大;(3)将木块侧放,并用测力计沿水平方向拉动木块做匀速直线运动,读出测力计的示数;(4)如上表.

点评 此题考查是探究影响滑动摩擦力大小因素的实验,考查了控制变量法的应用,只有把物体放在水平面上,让弹簧测力计沿水平方向匀速拉动物体时,滑动摩擦力的大小才等于弹簧测力计示数;滑动摩擦力大小的决定因素是接触面间的压力和接触面粗糙程度,与接触面积大小无关.

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