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专题4力和运动的关系平衡力摩擦力知识点一:牛顿第一定律1.牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。(1)“一切”表明定律对所有物体都是适用的;(2)“没有受到力的作用”包含两层意思:一是理想情况,物体没有受到任何力的作用;二是物体受到的各个力相互抵消,相当于不受力。这是定律成立的条件;(3)“总保持”表面物体不受力时只有两种状态,要改变这两种状态物体必须受到力的作用;(4)“或”即两种状态居其一,不能同时存在。2.对牛顿第一定律的理解(1)揭示了“力”的本质,说明了“物体运动需要力来维持”的观点是错误的。力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。(2)揭示了力与运动的关系:物体不受力或受力平衡时,运动状态不变;而物体受非平衡力时,运动状态会发生变化。(2)牛顿第一定律不是实验定律,而是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理而概括出来的。由于从牛顿第一定律得出的一切推论都经受住了实践的检验,因此它已经成为公认的物理学基本定律之一。3.惯性:牛顿第一定律说明,任何物体不受力时,都会保持静止或匀速直线运动状态,即一切物体都有保持原来运动状态的性质,我们把这种性质称为惯性,所以牛顿第一定律也称为惯性定律。知识点二:二力平衡平衡状态与平衡力1.平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动的状态叫平衡状态。2.二力平衡:一个物体同时受到二个力的作用时,如果物体保持静止或匀速直线运动状态,那么这两个力就彼此平衡,我们称之为二力平衡。3.平衡力(1)若物体在几个力作用下保持平衡状态,我们就把这几个力为平衡力,这几个力的合力为零。牛顿第一定律中“没有受到力的作用”,可以理解为“物体受到了平衡力”的作用。(2)悬挂着的电灯能保持静止,是因为电灯受到重力和灯绳对它的拉力是一对平衡力(图甲);在平直公路上做匀速直线运动的汽车,受到向前的牵引力和地面、空气对它向后的阻力,这时牵引力和阻力是一对平衡力(图乙)。桌面上的书保持静止,书受到的重力和桌面对书的支持力是一对平衡力(图丙)。甲乙丙4.物体受平衡力与物体不受力的区别(1)从运动状态上看,受平衡力与不受力对物体的运动状态而言是等效的,物体都处于静止状态或匀速直线运动状态。(2)从物体是否发生形变看,物体不受外力时,不发生形变;物体受平衡力时虽然运动状态不变,但会发生形变。二力平衡的判断1.概念辨析法:看两个力是否满足二力平衡的所有条件,是否作用在同一物体上,是否大小相等,是否方向相反,是否在同一直线上,满足以上条件的两个力彼此平衡。根据二力平衡条件判断。只要两个力“同体、等值、反向、共线”,那么,这两个力就是一对平衡力。2.状态分析法:根据物体运动状态来判断。若物体只受两个力的作用,且处于平衡状态(静止或匀速直线运动),则这两个力一定是平衡力。平衡力与相互作用力作用力和反作用力相互平衡的两个力示意图相同点大小相等相等方向相反,且在同一直线上相反,且在同一直线上区别作用对象分别作用在两个物体上共同作用在同一物体上作用时间同时产生,同时消失一个力消失,另一个力可以存在力的作用效果作用力和反作用力分别作用在不同物体上,一般产生不同的效果两个力共同作用在同一物体上,使物体保持平衡(2023•海南)如图是改进的探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验装置。下列说法不正确的是()A.实验时水平拉动长木板A,可测出木块B所受摩擦力大小 B.拉动长木板A的速度越大,弹簧测力计示数越大 C.在木块B上增加重物,拉动长木板A时弹簧测力计示数变大 D.在长木板A上铺毛巾,可探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系【解答】解:A.实验时水平拉动长木板A,AB两个物体之间发生相对运动,有滑动摩擦力,而B始终相对于地面静止,受力平衡,弹簧测力计的示数等于木块B所受摩擦力大小,故A正确;B.拉动长木板A的速度越大,B始终静止,受力平衡,压力和接触面的粗糙程度,滑动摩擦力大小不变,弹簧测力计示数不变,故B错误;C.在木块B上增加重物,保持接触面粗糙程度不变,增大压力,滑动摩擦力增大,拉动长木板A时弹簧测力计示数变大,故C正确;D.在长木板A上铺毛巾,压力不变,改变接触面的粗糙程度,故可探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,故D正确。故选:B。(2023•岳阳)把卡片放在瓶口上面,再将光滑的扣子放在卡片上静止。用手指使劲弹一下卡片,卡片飞出去,但扣子却落入了瓶中。关于这个游戏说法正确的是()A.扣子静止时对卡片的压力与扣子受的支持力是一对平衡力 B.用光滑的扣子是为了增大扣子与卡片之间的摩擦力 C.卡片被弹开说明力可以改变物体的运动状态 D.扣子不随卡片飞出是因为扣子没有受到惯性【解答】解:A.扣子静止时对卡片的压力与扣子受的支持力作用在不同物体上,不是一对平衡力,故A错误;B.用光滑的扣子是减小接触面的粗糙程度减小摩擦,故B错误;C.卡片被弹开,由静止变为运动,运动状态改变,说明力可以改变物体的运动状态,故C正确;D.扣子不随卡片飞出是因为扣子具有惯性,保持原来的静止状态,故D错误。故选:C。(2023•青岛)如图所示,一只碗放在水平餐桌上,它们都处于静止状态。以下两个力属于一对平衡力的是()A.餐桌对碗的支持力和碗对餐桌的压力 B.餐桌对碗的支持力和碗受到的重力 C.碗对餐桌的压力和地面对餐桌的支持力 D.餐桌对地面的压力和餐桌对碗的支持力【解答】解:A、餐桌对碗的支持力和碗对餐桌的压力,这两个力分别作用在了碗和餐桌上,没有作用在同一物体上,不是平衡力,故A错误;B、餐桌对碗的支持力和碗受到的重力,都作用在碗上,且等大、反向、共线,符合平衡力的条件,故B正确;C、碗对餐桌的压力等于碗的重力,地面对餐桌的支持力等于桌子和碗的重力,两个力大小不相等,不是平衡力,故C错误;D、餐桌对地面的压力作用在地面上,餐桌对碗的支持力作用在碗上,两个力没有作用在同一物体上,不是平衡力,故D错误。故选:B。(2023•攀枝花)小文同学在做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,进行了如下的改进。如图甲所示,长、宽、高均不相同的长方体木块,上表面比下表面更为粗糙,放在由电机驱动的水平传送带上,通过水平细绳,绕过定滑轮与竖直悬挂的弹簧测力计相连。(1)请画出电机顺时针匀速转动后木块在水平方向上的受力示意图,并标注力的符号。(2)若某次实验中,弹簧测力计的示数如图乙所示,则木块所受摩擦力的大小为N。(3)先后用上、下表面贴放在传送带上,在木块上放不同质量的砝码进行实验,绘制出摩擦力与压力之间的关系图象如图丙所示。由图象可知,滑动摩擦力的大小不仅与压力大小有关,还与有关;当较粗糙的上表面贴放在传送带上进行实验时得到的实验图象应为(选填图象编号)。(4)本实验采用传送带的好处是(答出一条即可)。【解答】解:(1)由题知,木块放置在水平传送带上,左端细绳通过定滑轮与弹簧测力固定,所以电机顺时针匀速转动时,木块处于静止状态,水平方向木块的受力有:细绳对它水平向左的拉力,传送带对它水平向右的摩擦力,这两个力是一对平衡力,大小相等;故木块在水平方向上所受力的示意图如下图所示:;(2)若某次实验中,弹簧测力计的示数如图乙所示,弹簧测力计分度值为0.2N,其示数为1.2N;(3)由图象可知,图线为两个过原点的斜线,说明滑动摩擦力的大小不仅与压力大小有关,还与接触面粗糙程度有关;在压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大,故①是较粗糙的上表面贴放在传送带上进行实验时得到的实验图象;(4)利用传送带根据二力平衡可知,木块处于静止状态,便于读数,或可以探究滑动摩擦力是否与运动速度有关。故答案为:(1)见解答图;(2)1.2;(3)接触面粗糙程度;①;(4)木块处于静止状态,便于读数(或可以探究滑动摩擦力是否与运动速度有关)。(2022•苏州)小明暑假外出旅游,他到火车站乘坐复兴号列车,进入车厢时,发现旁边停着一列和谐号列车。(1)坐到座位上后,透过车窗只能看到和谐号列车,发现它动了,据此判断:。A.一定是和谐号运动了B.一定是复兴号运动了C.可能是两车都运动了(2)列车在平直轨道上向西行驶,小明发现桌上茶杯中的水面突然变为如图所示情形,此时茶杯受到的摩擦力方向;(3)行驶过程中,复兴号列车以68m/s的速度驶入长1000m的平直隧道,复兴号在进入隧道时鸣笛5s,在隧道另一端口的护路工人听到鸣笛的时间为s。(空气中声速340m/s)【解答】解:(1)坐在复兴号列车上的小明看到和谐号动了,说明复兴号与和谐号之间的位置发生了变化,可能是复兴号运动的结果,可能是和谐号运动的结果,还可能是两车都在运动,但运动方向不同,或是运动方向相同,运动速度不同。故选C;(2)列车在平直轨道上向西行驶,看到茶杯中水面向东倾斜,说明列车在向西加速运动,因为茶杯随列车加速,水由于惯性还将保持原来的运动状态向东运动,所以此时水面会向东倾斜;茶杯随列车加速向西,水平方向只受一个摩擦力作用,因为力是改变物体运动状态的原因,所以摩擦力方向向西;(3)假设列车静止在隧道口,鸣笛5s,在隧道另一端口则听到的鸣笛时间为t=5s,列车从进入隧道口开始鸣笛持续5s,列车行驶的距离:s=vt=68m/s×5s=340m,声音传播这段路程的时间:t′=s实际列车第5s末鸣笛声到达隧道另一端则少用t′的时间,所以在隧道另一端口的护路工人听到鸣笛的时间为t﹣t′=5s﹣1s=4s。故答案为:(1)C;(2)向西;(3)4。(2024•福建模拟)图甲为上海FI赛道示意图,图乙为赛道中的局部路段,为了保障车手的安全,赛道的某些位置需要加设防护设施,图乙中最需要加设防护设施的是()A.M处 B.N处 C.P处 D.Q处【解答】解:运动的赛车具有惯性,一旦发生失控时,赛车由于惯性会保持原来的运动状态继续向前运动而冲出赛道;图乙中,赛车行驶到赛道的M点时,它要进行一个接近90°的急转弯,此时运动方向改变的角度最大,由于惯性,赛车最可能直接冲出赛道,所以为了保障车手的安全,最需要在M处加设防护设施。故选:A。(2024•鞍山模拟)如图所示,叠放在一起的物体A和B,在大小为F的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动,则下列结论中正确的是()A.物体A对B的摩擦力与物体B对A的摩擦力是一对相互作用力 B.物体B的重力与地面对B的支持力是一对平衡力 C.物体B的重力与地面对B的支持力是一对相互作用力 D.地面一定是粗糙的【解答】解:A、叠放在一起的物体A和B,在大小为F的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动,AB之间没有相对运动的趋势,故AB间没有摩擦力,故A错误;B、物体B的重力与地面对B的支持力大小不等,不是一对平衡力。故B错误;C、物体B的重力与地面对B的支持力大小不等,不是一对相互作用力,故C错误;D、以AB整体为研究对象,在水平方向受地面的摩擦和拉力F,这两个力相互平衡,则f=F,故地面一定是粗糙的,故D正确。故选:D。(2023•绵阳模拟)如图所示,甲是放在水平桌面上的重为10N的木块,重为6N钩码乙通过细绳绕过定滑轮带动甲做匀速直线运动,若要用力将甲物块向左水平匀速拉动,拉力大小为()A.4N B.6N C.12N D.16N【解答】解:钩码通过定滑轮拉着木块向右进行匀速直线运动,木块水平方向上受到水平向右6N的拉力和水平向左的滑动摩擦力作用,这两个力是平衡力,大小相等,所以滑动摩擦力是f=6N;对木块施加一个水平向左的拉力F左,使木块拉动钩码匀速上升,木块向左匀速直线运动,木块水平方向上受到水平向左的拉力F、水平向右的滑动摩擦力、水平向右的拉力F=6N,水平向左的拉力F与水平向右的拉力F、滑动摩擦力是平衡力,所以F左=F+f=6N+6N=12N,故C正确。故选:C。(2023•泗洪县校级模拟)如图所示为小明在科学实践课上制作的“折纸青蛙”,用手按住青蛙的后部,此时青蛙相对于桌面静止,松手后青蛙就可以向前跳动,则下列说法正确的是()A.青蛙向前跳动时,青蛙处于平衡状态 B.青蛙能向前跳动是因为桌面对青蛙的力大于青蛙对桌面的力 C.青蛙离开桌面向前跳动的过程中只受重力和空气阻力 D.用手按住青蛙的后部时,青蛙受到的重力与桌面对青蛙的支持力是一对平衡力【解答】解:A、蛙向前跳动时,青蛙的运动状态发生了变化,所以青蛙所受合力不为零,不是平衡状态,故A错误;B、青蛙能向前跳动是因为青蛙受到桌面对青蛙的力,这个力与青蛙对桌面的力是一对相互作用力,大小相等,故B错误;C、青蛙离开桌面向前跳动的过程中只受到重力和空气阻力的共同作用,故C正确;D、用手按住青蛙的后部时,桌面对青蛙的支持力要大于青蛙受到的重力,不是一对平衡力,故D错误。故选:C。(2023•阳信县模拟)在研究摩擦力时,小明同学用一块各侧面光滑程度完全相同的木块,在同一水平桌面上进行了三次实验。如图所示,当用弹簧测力计水平拉木块做匀速直线运动时,弹簧测力计三次示数F1、F2、F3的大小关系为()A.F1=F2>F3 B.F1>F2>F3 C.F2>F1>F3 D.F1<F2=F3【解答】解:滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关,而前两次实验中,压力大小和接触面的粗糙程度都相同,则木块受到的摩擦力相同,且由于木块做匀速运动,所以拉力等于摩擦力,故前两次实验中,弹簧测力计的示数相等,即F1=F2;第三次实验,在压力大小和接触面粗糙程度一定时,用滚动代替滑动,减小了摩擦力的大小,此时木块仍做匀速运动,所以此时所受的摩擦力和弹簧测力计的示数仍相等,但由于此时摩擦力变小,所以测力计的示数F3小于F1和F2。综合上面两种情况可得:F1=F2>F3。故选:A。(2023•历下区模拟)对于静止在桌面上的书来说,下列各组力属于平衡力的是()A.书受到的重力和书对桌面的压力 B.桌子受到的重力与地面对桌子的支持力 C.书对桌面的压力和桌面对书的支持力 D.书受到的重力和桌面对书的支持力【解答】解:A.书受到的重力和书对桌面的压力,这两个力的方向相同,都竖直向下,不是平衡力,故A不符合题意;B.桌子受到的重力小于地面对桌子的支持力(桌子的重力和书的重力),所以这两个力大小不相等,不是一对平衡力,故B不符合题意;C.书对桌面的压力和桌面对书的支持力,这是一对作用力与反作用力,不是平衡力,故C不符合题意;D.书受到的重力和桌面对书的支持力,这两个力满足了二力平衡的四个条件:等大、反向、共线、作用在同一物体上,所以是一对平衡力,故D符合题意。故选:D。(2023•清江浦区一模)如图,大熊猫紧抱住树干不掉下来,以下选项中与大熊猫增大摩擦的方法相同的是()A.做引体向上时,要把手汗擦干 B.运动鞋鞋底有凹凸不平的花纹 C.使用橡皮擦擦除字迹要用力 D.给机器设备滴加润滑油【解答】解:大熊猫紧抱住树干不掉下来,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力。A、做引体向上时,要把手汗擦干,是压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;B、运动鞋鞋底有凹凸不平的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;C、使用橡皮擦擦除字迹要用力,在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力;D、给机器设备滴加润滑油,是通过使接触面脱离的方法减小摩擦力。综上分析可知,与大熊猫增大摩擦的方法相同的是C。故选:C。(2023•昂仁县二模)2022年12月世界举重锦标赛在哥伦比亚波哥大进行,中国选手蒋惠花包揽了女子49公斤级的3枚金牌,为中国举重队在巴黎奥运会周期的首个世界大赛中取得开门红。如图所示是蒋慧花举重的场景,下列说法中正确的是()A.杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力是一对平衡力 B.人受到的重力和地面对人的支持力是一对平衡力 C.人受到的重力和人对杠铃的支持力是一对相互作用力 D.杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力是一对平衡力【解答】解:A、杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力是一对平衡力,故A正确。B、地面对人的支持力等于人和杠铃的总重力,则人受到的重力和地面对人的支持力大小不相等,所以不是一对平衡力,故B错误。C、人受到的重力和人对杠铃的支持力,这两个力不是发生在相互作用的两个物体之间,所以不是一对相互作用力,故C错误。D、杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力,这两个力没有作用在同一个物体上,不是一对平衡力,故D错误。故选:A。(2023•泰兴市校级一模)2022年2月20日,北京冬奥会比赛日收官,中国交出了办赛和防疫双重完美答卷。下列关于冰雪运动的说法中不正确的是()A.甲图中短道速滑运动员武大靖沿弯道匀速滑行时,他的运动状态没有改变 B.乙图中谷爱凌腾空转体时,一定受到非平衡力的作用 C.丙图中的冰壶做得非常光滑,是为了减小与冰面的摩擦力 D.丁图中做有些动作时会弯膝蹲下,是为了降低重心,避免摔倒【解答】解:A、图中短道速滑运动员沿弯道匀速滑行时,运动方向不断变化,所以他的运动状态改变,故A错误;B、运动员腾空转体时,处于非平衡状态,因此一定受到非平衡力的作用,故B正确;C、冰壶做的非常光滑,是为了在压力一定时,减小接触面的粗糙程度,减小与冰面的摩擦力,故C正确;D、做有些动作时会弯膝蹲下,是为了降低重心,增加稳度,避免摔倒,故D正确。故选:A。(2023•兴宁区校级三模)如图所示,虚线是小华抛出的皮球落地后又弹起的运动轨迹,当皮球运动到最高点A时。若它所受外力突然全部消失,则皮球将()A.保持静止 B.做匀速直线运动 C.自由下落 D.沿着虚线轨迹运动【解答】解:当皮球运动到最高点A时,仍然具有水平向右的速度,若此时所受的外力全部消失,由牛顿第一运动定律可知,小球将沿水平向右的方向做匀速直线运动。故选:B。(2023•南通模拟)小车在水平地面上沿直线运动,车内的小球A和物块B在图示位置相对车厢静止.则()A.车可能做匀速运动 B.物块B受平衡力作用 C.物块B受到向右的摩擦力 D.球A的惯性一定比物块B的小【解答】解:A.对于A,受到绳子拉力和重力,属于非平衡力,故A不可能为匀速,故A错误;B、C.由图可知,B和小车一起运动,处于向右加速或者向左减速状态,B为非平衡状态,摩擦力向右,故B错误,C正确;D.惯性大小和质量有关,题中没有说明两者质量关系,无法判断,故D错误。故选:C。(2023•获嘉县校级模拟)联欢会上,小明请大家做一个游戏:左脚和左侧身体紧贴墙面站立静止(如图所示),然后右脚抬离地面,若能使身体仍然保持静止不动者获胜。你认为抬起右脚后,人(选填“能”或“不能”)保持静止不动,原因是。【解答】解:左脚和左侧身体紧贴墙面站立静止,人受力平衡,在水平方向上受到平衡力的作用,在竖直方向上人受到重力和地面的支持力的作用,地面对人的支持力分别作用在人的两只脚上,抬起一只脚,则人受力不平衡,重力和支持力不在同一直线上,所以人不能保持静止不动。故答案为:不能;重力和支持力不在同一直线上。(2023•揭阳二模)用手握住重2N的空啤酒瓶静止悬在空中,瓶口竖直向上,此时手的握力为10N,瓶子受到手竖直向上的摩擦力为N;若使手的握力增加为15N,瓶子受到手的摩擦力大小为N;现又向瓶中倒入一小杯水,啤酒瓶保持不动,手对瓶的摩擦力(不变/变小/变大)。【解答】解:瓶子处于静止状态,属于平衡状态,所以受到的是平衡力。摩擦力与重力是一对平衡力,瓶子的重力的大小为2N,所以摩擦力也是2N,方向与重力方向相反,竖直向上;当压力增大到15N时,物体的运动状态并未改变,摩擦力仍然是等于重力,大小2N;现又向瓶中倒入一小杯水,总重力增大,啤酒瓶保持不动,手对瓶的摩擦力增大。故答案为:2;2;变大。(2023•邹城市校级模拟)某同学在水平地面水平向右拉动木块,拉力随时间变化的图像如图甲所示,木块运动的速度随时间变化的图像如图乙所示,则木块在第7s时受到的摩擦力为N,此时木块受到的拉力与摩擦力(选填“是”或“不是”)一对平衡力。【解答】解:(1)根据乙图可知:2﹣6s,木块做匀速直线运动;6﹣8s木块做减速运动;2﹣6s过程中,木块做匀速直线运动,由图甲知此时拉力等于3N,根据二力平衡条件可知木块受到的摩擦力f=F=3N;第7s时做减速运动,但水平面受到的压力大小和接触面的粗糙程度都没有变,则木块受到的摩擦力大小还是3N,方向与拉力方向相反,即水平向左;(2)第7s时,木块做减速运动,其受到的摩擦力为3N,而它受到的拉力为2N,二力大小不相等,故不是一对平衡力。故答案为:3;不是。(2023•包河区校级模拟)如图甲所示相同的两物块A、B叠放在水平面上,在20N的水平推力F1的作用下一起做匀速直线运动,此时物块B所受的摩擦力为N,若将A、B物块按图乙所示紧靠放在水平桌面上,用水平力F2推A,使它们一起做匀速直线运动,则推力F2=N。【解答】解:在甲图中,物体A、B在20N的水平拉力F1作用下,一起做匀速直线运动,AB没有发生相对运动或相对运动的趋势,所以物体B不受摩擦力,即摩擦力为0;以AB组成的整体为研究对象,AB做匀速直线运动,所以受到地面的摩擦力与拉力平衡,则摩擦力大小等于拉力的大小,为20N;在乙图中,若将A、B紧靠着放在水平桌面上,接触的粗糙程度不变,压力也不变,因此摩擦力也不变,使它们一起做匀速直线运动,因此推力与此时的摩擦力为一对平衡力,推力的大小也为20N。故答案为:0;20。(2023•张家港市校级二模)连接在水平桌面上的物体M两端的轻质细绳分别绕过定滑轮与A、B相连,细绳恰好水平,如图所示。当A重3N、B重5N时,M恰好做水平匀速直线运动,若滑轮摩擦不计,此时M受到的摩擦力大小为N,方向是。当B刚触地时,若A、M都不会与滑轮相碰,M受到的摩擦力方向是。【解答】解:当A重3N,B重5N时,M恰好做水平匀速直线运动,则M在水平方向上受到三个力的作用:A对M3N的拉力、B对M5N的拉力、桌面对M的摩擦力的作用,这三个力平衡,则摩擦力的大小为f=5N﹣3N=2N,摩擦力的方向是水平向左的;当B刚触地时,M由于惯性,仍然会向右运动,则M受到的摩擦力方向是水平向左的。故答案为:2;水平向左;水平向左。(2024•邵东市模拟)为了探究滑动摩擦力大小与什么因素有关,小明设计了如图所示实验。(1)实验过程中,弹簧测力计应沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,根据二力平衡知识,可知滑动摩擦力的大小弹簧测力计的示数。(2)比较甲、乙两次实验,是为了探究滑动摩擦力大小与是否有关。(3)实验后小组交流讨论时发现:在实验中很难使木块做匀速直线运动。于是小丽设计了如图中丁图所示的实验装置,该装置的优点是长木板做匀速直线运动(选填“需要”或“不需要”)。【解答】解:(1)用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使木块做匀速直线运动,滑动摩擦力与拉力是平衡力,滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计拉力的大小,即滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数;(2)由甲、乙两图可知,甲、乙两次实验压力大小相等,接触面粗糙程度不同,根据控制变量法,可以探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系;(3)拉动木板时,木块在水平方向上只受到弹簧测力计的拉力与木板的摩擦力,相对于地面处于静止状态,即木块处于平衡状态,摩擦力等于弹簧测力计的拉力,拉动木板时,不改变与木块之间接触面的粗糙程度及压力大小,对摩擦力没有影响,故不需要匀速拉动,操作更简单。故答案为:(1)等于;(2)接触面的粗糙程度;(3)不需要。(2024•重庆二模)在探究“滑动摩擦力大小与压力的关系”实验中,王瑞选取了如下实验器材:长木板、木块、砝码(1个)、棉布、毛巾、弹簧测力计。(1)此实验是根据原理测出摩擦力大小。(2)开始拉木块时,水平拉力逐渐增大,但木块仍然静止,木块所受的摩擦力(填“变大”、“变小”或“不变”)。(3)匀速直线拉动木块,弹簧测力计的示数如图甲所示,为N。(4)在木块上放上一个砝码,然后匀速直线拉动木块,弹簧测力计示数如图乙所示。通过甲、乙两次实验得出的结论是在接触面粗糙程度相同的情况下。(5)根据所提供的实验器材还可探究下列哪个实验。A.探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系B.探究影响重力大小的因素(6)王瑞同学利用如图丙装置探究“滑动摩擦力大小是与压力有关,还是与重力有关?”这一问题,实验步骤和数据记录如表:实验步骤台式测力计示数F/N金属盒重力G/N弹簧测力计示数f/N①把金属盒放在质量不计的白纸上,在拉动白纸的过程中读出测力计的示数4.84.81.9②将质量不计的氢气球系在金属盒上,重复步骤①的实验3.24.81.2③氢气球仍系在金属盒上,往金属盒加入适量的沙子,使台式测力计的示数为4.8N,再重复步骤步骤①的实验4.86.41.9a.实验步骤②使用氢气球是为了改变(选填“金属盒对纸的压力”或“金属盒的重力”)。b.根据实验步骤②、③的数据(选填“能”或“不能”)说明摩擦力大小与压力有关。c.要分析摩擦力大小与重力大小是否有关,应选择实验步骤两组数据进行分析。【解答】解:(1)在实验中拉动木板运动时,木板做匀速直线运动,根据二力平衡条件,木板受到的摩擦力与拉力是一对平衡力,所以拉力与摩擦力的大小相等;(2)物体处于静止状态受平衡力的作用,即摩擦力等于拉力,当拉力逐渐增大时,摩擦力也增大;(3)图中弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.2N;(4)在木块上放上一个砝码,压力增大,弹簧测力计的示数增大,摩擦力也增大,所以可以得出:然后匀速直线拉动木块,弹簧测力计示数如图乙所示。通过甲、乙两次实验得出的初步结论是在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;(5)实验中提供的器材有长木板、棉布、毛巾三种不同接触面材料,所以还可以完成“探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系”的探究,故A符合题意。(6)a.实验步骤②使用氢气球,由于氢气球向上拉金属盒,所以金属盒对白纸的压力变小,但其本身的重力不变;b.实验步骤②、③的数据,物体的重力和压力都不相同,没有控制重力不变,根据实验步骤②、③的数据不能说明摩擦力大小与压力有关;c.要分析摩擦力大小与重力大小是否有关,要控制压力大小相同,故应选择①③两组数据进行分析。故答案为:(1)二力平衡;(2)变大;(3)2
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