2024年中考物理实验(全国版)：探究影响滑动摩擦力大小的因素（解析版）

实验9探究影响滑动摩擦力大小的因素

基础考点梳理

【设计和进行实验】

1.实验原理：二力平衡;

2.实验装置

得到的结论是：接触面的粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大，

(2)在研究接触面的粗糙程度对摩擦力大小的影响时，可采用第2、3次的实验结果,得到的结论是：

在接触面压力一定时，接触面粗糙程度越大，滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小与压力的大小与

接触面的粗糙程度有关.

【实验结论】

滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力大小有关，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大；滑动摩擦力

大小与接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

【实验方法】

(1)控制变量法：

①探究滑动摩擦力的大小与压力的关系，控制接触面的粗糙程度不变，改变物块对接触面的压力，比

较压力不同时滑动摩擦力的大小关系；

②探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，控制压力不变，改变接触面粗糙程度，比较接触

面粗糙程度不同时滑动摩擦力的大小关系。

(2)转换法：通过读取弹簧测力计的示数来间接测量滑动摩擦力的大小。

【交流与讨论】

(1)实验中要水平匀速拉动木块,使木块做匀速直线运动，重力和支持力平衡，才能保证拉力大小等于滑

动摩擦力。

(2)滑动摩擦力的大小与运动速度大小、接触面面积的大小无关。

【实验评估】

实验中很难控制水平匀速拉动弹簧测力计，所以会导致弹簧测力计的示数不稳定。因此，将实验方案改进

如下，对比甲图，乙图优点：无论是否匀速拉动弹簧测力计，都可以保证拉力大小始终等于摩擦力大小。

典型例题赏析

实验结论：滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力大小和接触面的粗糙程度有关.

(1)接触面受到的压力大小一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大.

(2)接触面的粗糙程度一定时，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大.

1.实验小组在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中.

猜想1：滑动摩擦力的大小可能与接触面受到的压力有关

猜想2：滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关

根据猜想，实验小组按下图所示的步骤进行实验.

於Z2

甲.较光滑木板乙.较光滑木板丙.表面粗糙的木板力7才777777777777777777

(1)实验过程中，水平拉动木块在较光滑的木板上做匀速直线运动.弹簧测力计示数如图甲所示，木块

所受滑动摩擦力为所探究的摩擦力是指木板与木块之间的滑动摩擦力.

要点1.测量原理：木块在水平方向受拉力与滑动摩擦力作用，处于平衡状态，二力大小相等

易错：木块处于平衡状态时要判断两个力的大小是否相等，需要考虑是否满足二力平衡的条件

(2)为了验证猜想1,应诜择甲、乙两图的实验步骤.分析现象和数据可知，在接触面粗糙程度一

定时，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越上.

要点2.探究滑动摩擦力的大小与接触面所受压力的关系：控制接触面粗糙程度相同，只改变接触面所受压

力大小

（3）通过分析步骤乙、丙，小明得出“接触面越粗糙，滑动摩擦力就越大”的结论，小亮认为他的结论缺少

前提条件压力一定时.

（4）（与速度的关系）（2022黄石）木块的速度会影响滑动摩擦力吗？组内小明想用测力计加速拉动木块,

测得不同速度时的测力计示数，比较摩擦力.你认为是否可行？不可行,理由是测力计的示数>木块

受到的滑动摩擦力的大小（选填或“=.

要点3.关键点解读：“加速”拉动木块时，木块没有处于平衡状态

（5）（与受力面积的关系）（人教八下习题改编）有同学提出接触面积的大小会影响滑动摩擦力吗？小

明想通过竖直切割木块来改变接触面积如图丁所示，组内其他人认为他的操作是错误的，理由是没有捽制

压力一定.改讲方法是将两物体叠放在一•起.

要点4.探究滑动摩擦力与接触面积的关系：需要控制其他条件相同，只改变接触面积大小

（6）（装置改进）（教参素材改编）实验小组在实验中发现较难保持木块匀速运动，弹簧测力计示数不

稳定，于是改进实验装置如图戊所示，固定弹簧测力计，通过拉动长木板进行实验，实验记录如下表，则

木块所受滑动摩擦力大小为22N,由表中数据可以得出：滑动摩擦力大小与速度大小无关（选填“有关”

或“无关”），请写出该装置的一个优点：不需要匀速拉动木板.弹簧测力计的示数始终等于物体所受摩擦

力大小.

实验次数长木板运动情况弹簧测力计示数/N

1

匀速2.0

2由慢到快2.0

3由快到慢2.0

（7）（创新装置）完成实验后老师又利用压力传感器、滑轮、沙桶（配细沙若干）与小组同学一起探究滑

动摩擦力与压力的定量关系，装置如图己所示（白纸质量忽略不计），实验中是通过水桶中沙子重力来

改变白纸所受压力的大小，水平向左拉动白纸，计算机通过传感器采集的数据绘制的拉力与压力的关系如

图庚所示，由图可知：接触面粗糙程度一定时,压力越大,则物体所受摩擦力大大，

庚

要点5.创新装置解读:

①定滑轮：改变力的方向

②沙桶：通过改变沙桶的重力从而改变铁块对白纸的压力.

③传感器：可以实时、精确地采集力的大小.

2.在生活中常看到船在码头停泊时把缆绳绕在码头的船桩上几圈，即使不打结也能固定住船。生活经验告

诉我们：绳子缠绕之后，会增大摩擦力。那摩擦力的大小与缠绕的圈数之间存在怎样的关系呢？带着这

一问题小明设计了如下的实验。实验器材：课桌、铁架台、弹簧测力计、粗棉线、圆柱形铁棒、重物。

请回答下列问题：

(1)将铁架台置于水平桌面上，弹簧测力计挂在铁架台细杆上，并且在竖直方向上对弹簧测力计

校零。将棉线的一端系在弹簧测力计挂钩上，另一端与重物相连，测力计示数稳定后为7.6N。

(2)把铁棒固定在铁架台的底座上，将棉线在铁棒上绕1圈如图甲所示，止匕时测力计的示数为3N,则

棉线与铁棒之间的摩擦力为4.6No

(3)逐次增加棉线绕在铁棒上的圈数，直至弹簧测力的示数接近于零，将相关数据记录并画出拉力的大

小随绕绳圈数变化的大致图像，如图1乙所示。通过分析图像可以得出摩擦力随绕绳圈数变化的关系是

绕绳的圈数越多，摩擦力越大。

(4)结合影响滑动摩擦力大小的因素分析：增加绕绳圈数后摩擦力增大的原因是由于压力增大.

这一物理量增大的原因是每段绳子的压力不变，圈数越多，总压力越大。

【解答】解：(1)重力的方向在竖直方向上，所以在竖直方向上对弹簧测力计校零；

(2)把铁棒固定在铁架台的底座上，将棉线在铁棒上绕1圈如图甲所示，止匕时测力计的示数为3N,则

棉线与铁棒之间的摩擦力为：f=G-F=7.6N-3N=4.6N；

(3)由图乙知，圈数越多，拉力越小，由f=G-F知摩擦力越大；

(4)增加绕绳圈数后摩擦力增大的原因是由于压力增大，这一物理量增大的原因是每段绳子的压力不变,

圈数越多，总压力越大。

故答案为：

(1)竖直；(2)4.6；(3)绕绳的圈数越多，摩擦力越大；(4)压力；每段绳子的压力不变，圈数越

多，总压力越大。

3.在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中，小明利用1个弹簧测力计、1个木块、1条毛巾、1个祛

码、1块长木板，做了如图所示的3次实验。

(1)比较图中甲、丙两次实验，是为了探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系。

(2)小明做图甲中第1次实验时，拉力随时间变化的图象如图A所示，木块的速度随时间变化的图象

如图B所示，则第7s时木块所受的摩擦力为3N。

(3)小芳将实验方法进行了改进，如图C所示，实验时变速拖动长木板，能(选填“能”或“不

能”)测量出木块所受滑动摩擦力的大小。若此时木板匀速直线运动，画出地面对木板的摩擦力的示意

图(标出摩擦力的大小)

【解答］解：(I)比较图中甲、丙两次实验，压力大小相同，而接触面粗糙程度不同，是为了探究滑动

摩擦力与触面粗糙程度的关系;

(2)根据图B可知，木块在2-6s做匀速直线运动，由A图可知，此时的拉力为3N,根据二力平衡的

条件可知，木块受到的摩擦力为3N；因压力大小和接触面的粗糙程度不变，则7s时木块所受的摩擦力

不变，仍为3N；

(3)如图C所示，木块相对地面处于静止状态，受到测力计的拉力与受到木板施加的滑动摩擦力为一

对平衡力，大小相等，方向相反，因测力计的拉力方向为水平向左，故木块所受的摩擦力方向为水平向

右；故能测量出木块所受滑动擦力的大小。

以整体为研究对象，受到向右的拉力F右=4.5N,向左的拉力F左=1.5N,所以摩擦力的方向向左，f=4.5N

-1.5N=3N,如图所示：

N

12

山IIIiiuliN

nTTTTTTTnr54

ihiuuuh

木块祠nnp

木板

故答案为：(1)接触面的粗糙程度；(2)3；(3)能；见解析。

4.某兴趣小组在探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验时，提出了以下几种猜想:

A.与压力的大小有关

B.与接触面积的大小有关

C.与接触面的粗糙程度有关

为了验证以上猜想是否正确，该小组利用如图所示装置进行实验，实验数据如下

序号实验条件摩擦力

木板的放置表面情况压力/N/N

1平放木板表面40.8

2平放木板表面61.2

3平放木板表面81.6

4侧放木板表面81.6

5竖放木板表面81.6

6平放木板上铺棉布41.2

7平放木板上铺毛巾42.0

(1)本实验中滑动摩擦力的大小是由弹簧测力计的示数得出的，要使水平拉力大小与滑动摩擦力的大小

相等，木块必须保持匀速直线运动状态;

(2)由序号1、2、3的实验，可验证猜想A(填字母)。要验证猜想C,应选择序号是1、6、7

的三组实验；要验证猜想B应选择序号是3、4、5的三组实验;

(3)根据表格数据判断，图中a图线表示滑动摩擦力f的大小随压力大小变化的关系。b图线表示

滑动摩擦力f的大小随接触面积变化关系。

【解答】解：（1）要使水平拉力大小与滑动摩擦力的大小相等，木块必须保持匀速直线运动，此时拉力

和摩擦力是一对平衡力。

（2）由序号1,2,3的实验，接触面积和接触面的粗糙程度不变，压力大小不断增大，摩擦力也不断增

大，可以得出摩擦力大小与接触面所受的正压力有关，可以验证猜想A。

根据猜想，要验证猜想C,必须使压力大小和接触面面积相同，而接触面的粗糙程度不同。所以应选择

1、6、7。

（3）在接触面粗糙程度相同的情况下，压力越大，摩擦力越大，该规律可以用图象a来描述，在压力大

小、接触面粗糙程度相同的情况下，摩擦力的大小与接触面积大小无关，该规律可以用图象b来描述。

故答案为：（1）匀速直线运动；（2）A；1、6、7；3、4、5；（3）压力大小；接触面积。

5.在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中，装置如图所示，铝块和木块的外形相同，一端带有定

滑轮的长木板固定不动，铝块通过细线与弹簧测力计相连。（忽略滑轮的摩擦）

（1）图甲中，将铝块放在水平木板上，竖直向上拉测力计，当铝块沿水平方向做匀速（选填“加

速”“减速”或“匀速”）直线运动时，铝块所受滑动摩擦力大小等于测力计的示数Fi,则Fi=1.6

N;

（2）在图乙实验完成的基础上，将木块和铝块位置互换（即木块在下，铝块在上）后再次进行实验，则

可以进一步探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系;

（3）请你判断：图丙中，铝块水平运动时所受滑动摩擦力等于（选填“大于”“等于”或“小于”）

图甲中铝块所受的滑动摩擦力；

（4）实验中，同学们发现弹簧测力计的示数很难稳定，于是设计了如图丁所示的装置来进行实验。水平

传送带的速度可以调节，定滑轮摩擦忽略不计。

①传送带主要是靠电动机提供动力，电动机的原理是通电导线在磁场中受到力的作用;

②启动传送带，当弹簧测力计的示数稳定后，木块相对于地面是静止（选填“运动”或“静止”）

的，此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小，木块所受滑动摩擦力的方向为水平向左；

③某次实验中，当弹簧测力计的示数稳定后，改变传送带的速度大小，大家发现弹簧测力计的示数没有

改变，此现象说明滑动摩擦力与速度无关（选填“有关”或“无关”）。

【解答】解：（1）铝块沿水平方向做匀速直线运动时，铝块所受滑动摩擦力与拉力是一对平衡力，所以

块所受滑动摩擦力大小等于测力计的示数Fi；

由图甲得，测力计的分度值为0.2N,示数为1.6N,即测力计的示数Fi为1.6N；

（2）在图乙实验完成的基础上，将木块和铝块位置互换（即木块在下，铝块在上）后再次进行实验，两

次实验控制了压力大小相同，改变了接触面粗糙程度，可以探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的

关系；

（3）图甲与图丙中，铝块对木板的压力大小相同，接触面粗糙程度也相同，因此图丙中，铝块水平运动

时所受滑动摩擦力等于图甲中铝块所受的滑动摩擦力；

（4）①电动机的原理是通电导线在磁场中受到力的作用，电动机工作过程将电能转化为机械能；

②启动传送带，当弹簧测力计的示数稳定后，木块与地面的相对位置没有发生改变，木块相对于地面是

静止的；传送带传送过程中，木块相对于传送带水平向右运动，木块所受滑动摩擦力的方向为水平向左。

③某次实验中，当弹簧测力计的示数稳定后，改变传送带的速度大小，弹簧测力计的示数没有改变，则

滑动摩擦力的大小不变，说明滑动摩擦力的大小与速度无关。

故答案为：（1）匀速；1.6；（2）粗糙程度；（3）等于；（4）①磁场；②静止；左；③无关。

6.如图所示，是某物理小组探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验。

£Fl尸3

尸1

777/777777777777777/777/77777777777777

甲（木板表面）乙（木板表面）丙（毛巾表面）

（1）实验过程中，必须用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动,这样做利用二力平衡

知识便于测量滑动摩擦力的大

（2）观察图甲、乙，发现弹簧测力计的示数FI<F2,由此可知：在接触面粗糙程度相同时，压力越

大，滑动摩擦力越大。

（3）观察图甲、丙，发现弹簧测力计的示数FI<F3,说明：压力一定时，接触面粗糙程度

越大，滑动摩擦力越大。(选填“越大”或“越小”)

(4)在实验后交流的过程中，小华发现有同学设计的实验装置如图所示，实验时，在托盘中放入适量的

祛码，使木块做匀速直线运动。请回答下列问题：

肉板

轮

①为了测量木块的滑动摩擦力，需要测量的物理量是D(填选项目前的编号)

A.木板的质量miB.木块的质量m2

C.祛码的质量H13D.托盘和祛码的总质量014

②木块的滑动摩擦力表达式为f=m4g(用已知和测量的物理量符号表示)。

③小华猜想：摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关。于是，他在上述实验的基础上，将木块沿竖直方

向切去一部分后。用剩下的部分继续进行实验，测得的滑动摩擦力变小。由此得出：滑动摩擦力的大小

随接触面积的减小而减小。你认为她的探究过程存在的问题是未控制压力一定。

【解答】解：

(1)要测滑动摩擦力，需拉动木块做匀速直线运动，此时拉力与摩擦力是一对平衡力，大小相等；

(2)甲、乙两图接触面粗糙程度相同，压力不同，发现弹簧测力计的示数Fi<F2,由此可知：在接触面

粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；

(3)甲、丙两图压力相同，接触面粗糙程度不同，发现弹簧测力计的示数FI<F3,说明：压力一定时，

接触面粗糙程度越大，滑动摩擦力越大；

(4)①因为图2的设计中，对木块的拉力来自托盘的祛码的总重力，所以为了测量木块的滑动摩擦力，

需要测量的物理量是托盘和祛码的总质量m4；

②木块的滑动摩擦力表达式为f=m4g;

③小华将木块沿竖直方向切去一部分后，用剩下部分继续进行实验，测得木块所受的滑动摩擦力变小。

由此得出：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小；

在她的探究过程中没有控制压力大小一定，不符合控制变量法的要求，因此结论不可靠。

故答案为：(1)匀速直线；二力平衡；(2)压力；(3)越大；(4)①D；②m4g;③未控制压力一定。

7.小红和小明在探究影响滑动摩擦力大小的因素时，小红设计了如图所示的三次实验。

(1)实验要求用弹簧测力计拉着木块沿水平方向匀速直线运动,根据二力平衡原理,可知此时

摩擦力与拉力大小相等，否则弹簧测力计的示数不等于摩擦力。

(2)在甲图实验中，弹簧测力计的示数为2.4N。

(3)比较甲、乙两次实验，可以得出结论：当接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。

(4)比较甲丙两次实验,可以得出结论：当压力大小一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

(5)甲图中物体运动的速度大小为VI,乙图中物体运动的速度大小为V2.实验过程中，关于VI和V2的

大小，下列说法正确的是」(选填字母)。

A.VI一定大于V2B.VI一定小于V2

C.VI一定等于V2D.VI可以大于、等于或小于V2

(6)小明仔细观察了小红的实验过程后，发现除实验次数少之外，实验操作上还存在着不便。请你写出

其中一条：很难控制木块做匀速直线运动(或测力计在运动，不方便读数或读数不准确)。

(7)另一组的小华同学认为摩擦力大小还与接触面积的大小有关，于是她对这个问题进行了实验探究。

小华将木块沿竖直方向截去一半后，测得木块所受的滑动摩擦力变为原来一半。她由此得出：滑动摩擦

力的大小随接触面积的减小而减小。你认为她的探究过程是否正确：

不正确(选填“正确”或“不正确”)。你判断的理由是：没有控制对接触面的压力不变。

【解答】解：(1)实验要求用弹簧测力计拉着木块沿水平方向匀速直线运动，根据二力平衡原理，可知

此时摩擦力与拉力大小相等，否则弹簧测力计的示数不等于摩擦力；

(2)在甲图实验中，弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.4N；

(3)比较甲、乙两次实验，接触面粗糙程度相同，乙中压力大，测力计示数大，摩擦力也大，故可以得

出结论：当接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。

(4)研究摩擦力大小与接触面粗糙程度关系时，要控制压力大小相同，故比较甲、丙两次实验，可以得

出结论：当压力大小一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

(5)只要拉动物体做匀速直线运动，物体受到的拉力就与摩擦力平衡，大小相等，所以vi可以大于、

等于或小于V2,故D正确。

(6)在此实验中，很难控制拉动木块做匀速直线运动，测力计的示数不稳定，读数较困难；

(7)研究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系，要控制压力大小相同，小华将木块沿竖直方向截去一半

后，压力也变为原来的一半，没有控制对接触面的压力不变，她的探究过程不正确：

故答案为：

(1)匀速；二力平衡；

(2)2.4N；

(3)压力越大；

(4)甲丙；

(5)D；

(6)①很难控制木块做匀速直线运动②测力计在运动，不方便读数或读数不准确；

(7)不正确；没有控制对接触面的压力不变。

8.在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有怎样的关系”的活动中，小丽所在小组的实验如图甲所示。

(I)实验中要测量出每次木块A与水平放置的木板间的滑动摩擦力的大小，应沿木板水平拉木块A做

匀速直线运动，但实验中很难控制木块A做匀速直线运动，她重新设计实验如