题目内容

17.小明用如图所示的装置,探究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木板上,弹簧测力计沿水平方向拉动木块,并使木块作匀速直线运动.实验时,小明记录的部分数据如下表所示.
序号木块放置
情况
木板表面情况压力/N弹簧测力计
示数/N
1平放木板61.2
2平放木板81.6
3平放木板102.0
4平放木板上铺棉布61.8
5平放木板上铺毛巾63.0
(1)a.分析序号1、2、3三组数据可知:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关.在木板表面滑动摩擦力f的大小与接触面所受压力F大小的数学关系式是f=0.2F.(用f与F表示)
b.如要探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系,应选序号为1、4、5三组数据进行分析;
(2)小明在实验时还发现:在木块没有被拉动时,弹簧测力计也有示数,且示数会变化.某次实验开始拉动木块直到木块匀速滑动的F-t图象如图所示,其中0~4s木块处于静止状态.分析图象可知:要使木块由静止开始运动,至少要用2.3N的水平拉力拉木块;如果实验时木块所受的拉力是2N,则下列对木块所处状态的判断,正确的是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.

分析 (1)要探究滑动摩擦力与接触面所受的压力的关系,必须要控制其他变量相同,选择合适的实验,并根据实验现象总结实验结论;根据实验数据,求解滑动摩擦力和压力的关系;要探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系,必须要控制其他变量相同,选择合适的实验,并根据实验现象总结实验结论;
(2)分析图象,结合二力平衡知识解析.

解答 解;(1)a、分析序号1、2、3三组数据可知:其他因素相同时,压力越大,弹簧测力计示数越大,即滑动摩擦力越大,可得出结论:当接触面粗糙程度和接触面积相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;
比较三组数据可知:$\frac{f}{F}$=$\frac{1.2N}{6N}$=$\frac{1.6N}{8N}$=$\frac{2N}{10N}$=0.2,由此可以得出:f=0.2F;
b、要研究摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系,必须控制其他变量相同:表格中的木块放置情况、压力相同,木板表面情况不同,通过比较弹簧测力计示数大小关系得出实验结论,应选择1、4、5,通过实验数据可知,其他因素相同时,接触面的粗糙程度越大,弹簧测力计示数越大,即滑动摩擦力越大,可得出结论:当压力和接触面积相同时,接触面粗糙程度越大,滑动摩擦力越大;
(2)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0~4s木块处于静止状态,弹簧测力计示数2.3N,即拉力2.3N;根据图象所示信息,如果实验时木块所受的拉力是2N,则木块所处状态是静止或匀速直线运动,故判断选:C;
故答案为:(1)a.f=0.2F;b.1、4、5;(3)2.3N;C;

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.

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