专题05 摩擦力的影响因素实验（原卷版）

专题05摩擦力的影响因素实验【知识储备】实验原理：二力平衡的条件：作用在同一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且在同一直线上，这两个力就平衡。在平衡力的作用下，静止的物体保持静止状态，运动的物体保持匀速直线运动状态。两个相互接触的物体，当它们做相对运动时或有相对运动的趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力就叫摩擦力。弹簧侧力计拉着木块在水平面上做匀速直线运动时，拉力的大小就等于摩擦力的大小拉力的数值可从弹簧测力计上读出，这样就测出了木块与水平面之间的摩擦力。实验步骤：用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿长木板滑动，从而测出木块与长木板之间的摩擦力；改变放在木块上的祛码，从而改变木块与长木板之间的压力;把棉布铺在长木板上，从而改变接触面的粗糙程度；改变木块与长木板的接触面，从而改变接触面积。【专题突破】1．在探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验中，选择如下器材：长木板和表面固定有棉布的长木板、长方形木块（各表面粗糙程度相同）、砝码、弹簧测力计等。（1）实验中用弹簧测力计沿水平方向拉动放置在长木板上的物块，使其做运动，此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小；（2）如图为完成本实验的操作方案，得到的实验数据记录如表：实验情景甲乙丙丁测力计示数/N1.501.502.102.50比较甲、丙两次实验可知，在接触面粗糙程度相同的情况下，压力越小，滑动摩擦力越；（3）拔河比赛时队员要穿鞋底带有花纹的运动鞋，这是应用了两次实验得出的结论。2．在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验时，同学们猜想滑动摩擦力大小与接触面受到的压力大小和接触面的粗糙程度有关。（1）如图甲所示，用弹簧测力计拉着木块在木板上运动，弹簧测力计的示数是N。（2）若使滑动摩擦力的大小与弹簧测力计的示数相等，下列条件和操作不需要的是。A.木板表面是光滑的B.木板表面是水平的C.保持与木块相连的细线水平D.木块做匀速直线运动（3）请设计出探究“滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系”的记录实验数据的表格，表中要有必要的信息。（4）甲小组同学通过探究得出滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关的结论之后，继续研究滑动摩擦力的大小与压力的大小的关系，他们借助图象法得出结论，实验数据描点如图乙所示。从图象中得出的结论是。（5）乙小组同学想到汽车速度越快，越不容易停下来。因此想探究”滑动摩擦力大小与物体运动速度的关系”。由此，他们用定滑轮改造了实验装置，如题图（2）A所示，电动传送带做匀速运动，当木块相对地面静止时。（忽略滑轮的摩擦）。改变传送带速度，根据实验数据绘制的速度与时间（v﹣t）和拉力与时间（F﹣t）的关系图像，如题图（2）图C、D所示，分析图像可知，滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小（选填“有关”或“无关”）。3．小明为了测量滑动摩擦力的大小，设计了如图所示的实验装置。实验中，小桶内装入适量的沙子，滑块恰好做匀速直线运动。（轻绳与滑轮的摩擦不计）（1）为了测量滑块受到的滑动摩擦力，需要测量的物理量是（选填“滑块的质量m1”或“小桶和沙子的总质量m2”）；滑块受到的滑动摩擦力为（用物理量符号表示）。（2）当小桶落地后，滑块由于惯性还将继续向前运动一段距离，此时滑块受到的滑动摩擦力的大小将（选填“变大”“变小”或“不变”）。（3）小明继续实验，他将毛巾铺在木板上，要使图中滑块仍能做匀速直线运动，下一步的操作。4．某实验小组用如图所示的装置探究影响滑动摩擦力大小的因素，木块挂在测力计下，右侧面与竖直传送带接触，左侧面有可旋转的螺杆对其施加不同的压力。启动电机，传送带逆时针转动，通过测力计的读数即可计算出木块所受的摩擦力。部分实验数据如表：实验次数木块重力（N）螺杆旋转的圈数（圈）测力计示数（N）10.6010.7020.6020.8230.6030.9541.2041.30（1）比较第1、2、3次实验的数据可知，滑动摩擦力大小与有关。（2）第4次实验中，木块受到的滑动摩擦力大小是N。5．晓伟手边有两块质量和表面粗糙程度不同的长方体M1和M2．他利用长方体M1和M2和其它一些器材，探究“滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度是否有关”。晓伟的主要实验步骤如下：①按照图甲所示组装实验器材，用力F拉着木板A水平向左运动，读取弹簧测力计示数F1，并记录在表格中。②如图乙所示将长方体M1与M2互换位置，用力F拉着木板A水平向左运动，读取弹簧测力计示数F2，并记录在表格中。请根据以上叙述，回答下列问题：（1）晓伟实验过程中存在的问题：；（2）请你针对晓伟实验过程中存在的问题，写出改进措施：。6．小华同学在“探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系”实验中，他把物体用垂直于竖直墙壁的力F压压紧在墙壁上，同时用竖直向上的力F匀速拉动物体向上运动，如图甲，在保持其他条件不变的情况下，通过改变F压来改变物体与墙壁之间压力的大小。经过多次实验测量F压、F，记录了如表实验数据。实验次数12345F压/N246810F/N1.62.22.83.44（1）实验中，拉力F（选填“大于”“小于”或“等于”）物体所受到的滑动摩擦力f。（2）已知“当接触面的粗糙程度一定时，滑动摩擦力跟压力的大小成正比”，根据表中测量数据可以得出，滑动摩擦力与压力大小之间的关系是f＝F压。（3）物体重力大小为N。（4）撤去竖直向上的拉力F，如图乙所示，物体在F压的作用下处于静止状态，受到的摩擦力为f1，若适当减小F压，使物体刚好匀速下滑，受到的摩擦力为f2，则f1f2（选填“＞”“＝”或“＜”）。7．一质量均匀分布、正反面相同的长方形木板，以中线MN为界，对比观察左右两部分，发现粗糙程度可能不一样，哪一侧更粗糙？同学们进行了研究。（1）①小华将滑块放木板上，通过细线和固定的测力计相连，如图甲。水平向右拉动木板，待示数稳定时，记下滑块经过左、右两部分时测力计的示数F左和F右，若F左＞F右，则木板的侧更粗糙，实验时（选填“需要”或“不需要”）匀速拉动木板。②小华左右手戴上同样的手套，木板水平对称地放在左右手上，现左手向左、右手向右，使两手距离快速增大，若木板向左运动，则木板侧更粗糙。（2）小明用图乙实验装置，进行如下操作：A．将轻弹簧的一端分别固定在板上MN左右两侧的P、Q点，另一端分别与同一滑块接触。B．移动滑块使弹簧压缩相同的长度，由静止释放滑块，使滑块越过MN但不滑离木板。C．分别测出滑块越过MN后滑行的距离x1和x2。小明想根据x1和x2的大小关系判断木板的粗糙程度，小华提出疑义。①为能根据x1和x2的大小关系作出正确判断，请指出小明实验中存在的问题是。②小明知道后将上面的步骤A改进为：将弹簧的一端固定在上，其他步骤不变就可以了。（3）小红使滑块分别从左右两侧滑上木板，测出滑块运动的速度，作出滑块从两端分别运动至MN过程中的速度v和时间t的关系图线如图丙，则图线（选填“a”或“b”）所对应的接触面更粗糙，判断的依据是。8．在学过摩擦力知识后，小明想探究：摩擦力大小是否与压力、重力都有关系？他利用如图所示的装置进行探究实验。实验步骤如下：①把金属盒放在质量不计的白纸上，读出台式测力计示数；拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数。②将质量不计的氢气球系在金属盒上，读出台式测力计示数；拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数。③再往金属盒注入适量的沙子，使台式测力计示数与步骤①中的示数相等，拉动白纸的过程中，读出弹簧测力计的示数。实验相关数据如下表：实验序号台式测力计示数F1/N金属盒总重力G/N弹簧测力计示数F2/N①4.84.81.8②3.21.2③4.86.41.8（1）此实验是根据原理测出摩擦力大小的，实验过程中金属盒受到的摩擦力的方向是。（2）与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比，拉动白纸进行实验具有容易操作的优点，具体体现在：（写出一条即可）（3）请你补齐上表中空格处的数据，其值为N。（4）实验中是通过改变金属盒总重力的。（5）比较实验步骤（填序号）的数据，说明摩擦力大小与重力无关。9．某物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的滑动摩擦力。实验装置如图甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，木板上的滑块通过轻绳绕过定滑轮（不计绳与滑轮间的摩擦），绳的另一端悬挂托盘。实验时，在托盘中放入适量的砝码，使滑块做匀速直线运动。回答下列问题：（1）为了测量滑块的滑动摩擦力，需要测量的物理量是。（填选项前的编号）①木板的质量m1，②滑块的质量m2，③砝码的质量m3，④托盘和砝码的总质量m4。（2）滑块的滑动摩擦力表达式为f＝。（用已知或测量的物理量符号表示）（3）该实验的理论依据是：。（4）该实验存在一些不足之处，请你写出其中的一点：。（5）为了避免该实验的不足，小刚改为向左水平拉动木板，同时把砝码和托盘换为弹簧测力计且固定（如图乙所示），来测滑块的滑动摩擦力，滑块受到的滑动摩擦力的方向是，用这种方法测出的摩擦力将比真实值（选填“偏大”“偏小”或“偏大或偏小都有可能”）（6）小刚在改正了乙图装置的情况