题目内容

在探究“摩擦力的大小与什么因素有关”时,小明同学根据自己推箱子时,箱子越重,推起来越费力,提出了“影响摩擦力大小的因素可能与接触面受到的压力有关”的猜想;小华同学根据自己推箱子时,地面越粗糙,推起来越费力,提出了“影响摩擦力大小的因素可能与接触面的粗糙程度有关”的猜想.如下图是验证他们猜想的实验装置图.
①小明同学为了完成他自己的探究应按________、________两图进行.
②若小明选用正确的实验装置进行实验得到下表所记录的实验数据,请根据数据在所给坐标中作出摩擦力的大小f与接触面受到的压力大小N之间的关系图象.
N/N1.01.52.02.53.0
F/N0.40.60.81.01.2
③根据图象可以得出f与N的关系是________.
④小明和小华同学在实验中都应使木块做________运动.
⑤探究此实验问题时,小红设计了和他们不一样的实验,如图实验时只要拖动长木板读出弹簧力计的示数,即可测出木块和木板之间的摩擦力.小明和小华看了小红的实验后,认为小红设计的实验优于自己设计的实验.对此你能说出其中的原因吗?________.

乙    丙    接触面的粗糙程度相同,滑动摩擦力大小与压力成正比    匀速直线    木板不一定要做匀速直线运动(或弹簧测力计保持静止,便于读数)
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.
③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.
④掌握二力平衡条件的应用,在实验中拉动小车做匀速直线运动,此时小车受力平衡,摩擦力与拉力大小相等.
⑤滑动摩擦力的大小通过弹簧测力计的示数体现,根据二力平衡的知识,只有物体做匀速直线运动时,摩擦力才等于弹簧测力计的拉力,因此必须控制木块做匀速直线运动,而木块做匀速直线运动是不容易控制的.
解答:①小明认为提出了“影响摩擦力大小的因素可能与接触面受到的压力有关”的猜想,所以在实验中要控制接触面的粗糙程度相同,压力的大小不同,符合条件的是甲、丙两图.
故答案为:乙;丙.
②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

③通过图象,摩擦力与压力大小关系是一条上升的直线,所以可以得出接触面的粗糙程度相同,滑动摩擦力大小与压力成正比.
故答案为:接触面的粗糙程度相同,滑动摩擦力大小与压力成正比.
④在此实验中,为使摩擦力大小与拉力相等,需要拉动小车做匀速直线运动.
故答案为:匀速直线.
⑤小明的设计必须保证木块做匀速直线运动,根据二力平衡的知识,摩擦力的大小才等于弹簧测力计的拉力,但是很难让木块保持匀速直线运动状态,导致了弹簧测力计的示数不稳定.小红的设计中无论长木板是否做匀速直线运动,木块都处于静止状态,根据二力平衡的条件,拉力等于摩擦力,而且无论拉木板速度多少,摩擦力都一样,不改变摩擦力大小,所以容易读数.
故答案为:木板不一定要做匀速直线运动(或弹簧测力计保持静止,便于读数).
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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