初中物理探究摩擦力的大小与什么因素有关的实验实验题

在探究“影响滑动摩擦力大小因素”的实验中，小强有如下猜想：

$A$．滑动摩擦力大小与压力大小有关

$B$．滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关

为此小强进行了如图所示实验，实验数据如表

序号	压力 $/N$	接触面种类	弹簧测力计示数 $/N$
1	6	木板	1.5
2	6	毛巾	2.8
3	12	毛巾	5.6
4	12	毛巾	？

（1）实验1、2、3中，用弹簧测力计水平拉动木块，使其做匀速直线运动，根据　　知识可知滑动摩擦力大小等于拉力大小。

（2）由实验1、2可验证猜想　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$正确，并可得到的结论是：　　。

（3）接着小强在毛巾表面上，进行第4次实验，如图4所示，使木块水平匀速直线移动了 $15\mathit{cm}$，则绳子自由端水平移动的距离为　　 $\mathit{cm}$，若此滑轮组的机械效率 $\eta =80\%$，则表中序号4弹簧测力计的示数是　　 $N$（不计滑轮组重力）。

某同学通过实验探究滑动摩擦力与哪些因素有关。

实验器材：粗糙程度不同的长木板甲和乙、滑块（质量已知）、砝码、测力计。

实验步骤：①将滑块放在水平长木板甲上进行实验，通过改变滑块上砝码的个数改变滑块的压力；记录多组滑动摩擦力 $F$及压力 $F_N$的大小；作出摩擦力 $F$随压力 $F_N$变化的图像，如 $F-F_N$图像中甲所示；

②换用木板乙重复上述实验，作出摩擦力 $F$随压力 $F_N$变化的图像，如 $F-F_N$图像中乙所示。

（1）如图所示，　     　（选填“ $A$”或“ $B$”）操作更便于测量滑动摩擦力的大小。

（2）由 $F-F_N$图像可知：①在接触面一定的情况下滑动摩擦力与压力成　    　比；②长木板　      　（选填“甲”或“乙”）的接触面更粗糙。

如图甲是探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置，实验所用的长木板，一面比较光滑，另一面比较粗糙。同学们根据猜想进行了实验，得出数据如下表所示：

实验序号	长木板表面	木板放置方式	拉动木块的个数	弹簧测力计实数 $/N$
①	较粗糙	平放	1	1.5
②	较粗糙	平放	2	3.0
③	较光滑	平放	2	1.6
④	较光滑	竖放	2	1.6

（1）实验时，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做匀速直线运动，根据　　的知识可知，弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等。

（2）由实验序号　　可以探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关。

（3）由实验序号②③可得到的结论是：滑动摩擦力的大小和接触面的　　有关。

（4）同学们在老师的指导下对实验装置进行改进，用如图乙所示的方式测量滑动摩擦力发现效果更好。图乙实验中　　（选填“一定”或“不一定” $)$要匀速拉动长木板。

（5）根据你在本实验中的收获，请写出一种避免汽车在冰雪路面上行驶时出现打滑现象的具体做法：　　。

小宇用如图甲所示的装置“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动，小华记录的部分实验数据如下表：

序号	木块放置情况	接触面情况	接触面所受压力 $F_{压}/N$	弹簧测力计示数 $F_{拉}/N$
1	平放	木板	4	1.2
2	平放	木板	6	1.8
3	平放	木板	8	2.4
4	平放	棉布	6	2.4
5	平放	毛巾	6	2.8

（1）在实验操作中，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动，这样做的目的是　　；

（2）分析序号为1、2、3的三组实验数据可得：滑动摩擦力 $f$的大小与接触面所受压力 $F_{压}$大小的关系式是　　；

（3）通过分析序号为　　的三组实验数据可得：滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关；

（4）某次实验中拉动木块由静止到匀速直线运动的过程中，弹簧测力计对木块的拉力 $F$随时间 $t$的变化图像如图乙所示，其中 $0-3s$木块处于静止状态，分析图像可知：要使木块由静止开始运动，至少要用　　 $N$的水平拉力拉木块；如果实验时木块受的拉力是 $1.8N$，下列对木块所处状态的判断，正确的是　　；

$A$．始终静止                    $B$．始终做匀速直线运动

$C$．静止或匀速直线运动          $D$．条件不足，无法判断

（5）实验过程中，弹簧测力计的示数不容易稳定，可能的原因是　　。

在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中，小平完成了如图所示的甲、乙、丙三次实验。测量滑动摩擦力时，小平用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平方向做匀速直线运动。

（1）甲实验中木块受到的摩擦力为　　 $N$，如果水平拉动木块向右做加速运动，木块受到的摩擦力将　　（填“变大”“变小”或“不变” $)$。

（2）比较甲、乙两次实验数据，是为了探究滑动摩擦力的大小与　　的关系。

（3）比较甲、丙两次实验数据，　　（填“能”或“不能” $)$得出滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关的结论，判断依据是　　。

（4）小平得出滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系后，还想探究滑动摩擦力大小跟接触面受到压强的关系，他选择了一个长、宽、高不等且各表面粗糙程度相同的木块，设计了两种方案，你认为合理的是　　（填“ $A$”或“ $B$” $)$。

$A$．木块平放在木板上，在木块上加不同质量的砝码，拉动木块，比较两次滑动摩擦力的大小

$B$．把木块分别平放、侧放在木板上，拉动木块，比较两次滑动摩擦力的大小

下面是岳岳探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验。

（1）如图甲所示，将一个木块放在长木板上，用弹簧测力计沿水平方向　　拉动，根据　　原理可以测出木块受到的滑动摩擦力为　　 $N$。

（2）如图乙所示，在木块上放一个重物，重复上面的操作，比较甲、乙两图中弹簧测力计的示数可探究滑动摩擦力大小与　　的关系。

（3）为了操作方便，岳岳对实验进行了如图丙所示的改进，将弹簧测力计固定，拉动木块下的毛巾，木块相对地面保持静止，这样改进后　　（填“需要”或“不需要” $)$匀速拉动毛巾。比较甲、丙两图可得出：压力相同时，　　滑动摩擦力越大。

在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中，小平完成了如图所示的甲、乙、丙三次实验。测量滑动摩擦力时，小平用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平方向做匀速直线运动。

（1）甲实验中木块受到的摩擦力为　　 $N$，如果水平拉动木块向右做加速运动，木块受到的摩擦力将　　（填“变大”“变小”或“不变” $)$。

（2）比较甲、乙两次实验数据，是为了探究滑动摩擦力的大小与　　的关系。

（3）比较甲、丙两次实验数据，　　（填“能”或“不能” $)$得出滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关的结论，判断依据是　　。

（4）小平得出滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系后，还想探究滑动摩擦力大小跟接触面受到压强的关系，他选择了一个长、宽、高不等且各表面粗糙程度相同的木块，设计了两种方案，你认为合理的是　　（填“ $A$”或“ $B$” $)$。

$A$．木块平放在木板上，在木块上加不同质量的砝码，拉动木块，比较两次滑动摩擦力的大小

$B$．把木块分别平放、侧放在木板上，拉动木块，比较两次滑动摩擦力的大小

小明利用图甲所示装置，探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关。

（1）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，并使木块做　        　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	接触面情况	压力 $/N$	弹簧测力计示数 $/N$
1	平放	木板	6	1.2
2	平放	木板	8	1.6
3	平放	木板	10	2.0
4	平放	棉布	6	1.8
5	平放	毛巾	6	3.0

（2）分析序号　        　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，滑动摩擦力 $f$与接触面所受压力 $F$的关系是　         　。

（3）小明在另一次实验中，由静止拉动木块直到木块匀速滑动的过程中得到拉力 $F$随时间 $t$变化的关系，如图乙所示，其中 $0~4s$木块处于静止状态。分析图象可知，小明用 $2.1N$的水平拉力拉静止的木块时，木块所受摩擦力为　      　 $N$；若使木块由静止开始运动，至少要用　   　 $N$的水平力拉木块；若水平拉力为 $3N$，木块所受的摩擦力为　    　 $N$。

如图所示，是某兴趣小组在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”时设计的实验装置。长滑板放在紧靠竖直墙壁的水平实验桌上，弹簧测力计左端通过细绳连接金属物块 $P$，右端固定在墙上。在水平外力 $F$的作用下，将长滑板从物块 $P$的底下水平向左抽出。

方案一：保持物块 $P$对长滑板的压力不变，更换不同材料的长滑板，重复多次实验，得到的实验数据如表1；

方案二：保持长滑板的材料不变，在物块 $P$的上表面增减砝码，重复多次实验，得到的实验数据如表2。

表1

长滑板、 $P$材料	木块 $-$金属	金属 $-$金属	皮革 $-$金属	橡胶 $-$金属	$\dots$
弹簧测力计的示数 $\left(N\right)$		3.2	3.6	3.9	$\dots$

表2

材料	橡胶 $--$金属
物块 $P$对长滑板的压力大小 $\left(N\right)$	13	15	17	19	$\dots$
弹簧测力计的示数 $\left(N\right)$	3.9	4.5	5.1	5.7	$\dots$

根据以上数据回答以下问题：

（1）弹簧测力计对物块 $P$的拉力大小等于物块 $P$受到的滑动摩擦力，理由是　　；

（2）表1中当使用木块与金属做实验时，弹簧测力计的示数如图所示，则物块 $P$所受到的滑动摩擦力为　　 $N$；

（3）分析表1、表2中的实验数据，你能得到的结论是　　；

（4）在现实的生产与生活中，许多摩擦对我们是有用的，请你联系生活实际，试例举一个增大有用摩擦的实例，并说明是通过采取什么措施来增大摩擦的：　　。

在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中：

（1）如图甲所示，实验中为了测量滑动摩擦力大小，应用弹簧测力计沿水平方向　　拉动木块，测得的实验数据如下：

序号	接触面	压力 $/N$	滑动摩擦力 $/N$
1	木块与木板	4.0	0.8
2	木块与木扳	5.0	1.0
3	木块与砂纸	4.0	1.2

分析　　（选填序号）两次实验数据，可以得出滑动摩擦力大小与接触面压力的关系，它们的关系为：

　　；

（2）一个实验小组对测量摩擦力大小的方案进行了改进：将轻质弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块，木块下面是一长木板。如图乙所示，实验时拉着长木板沿水平方向向右运动，读出弹簧测力计示数即可测出木块所受摩擦力大小，这种改进的好处是　　（写出一种即可）。

在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，实验装置如图1所示。

（1）用弹簧测力计水平拉着物体在长木板上做　　运动，由　　的知识可知，物体所受滑动摩擦力的大小与弹簧测力计的拉力大小相等，从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。改变木块上砝码的数量，测出滑动摩擦力；在长木板上铺上棉布，重复以上实验，将所有实验数据记录在表格中。第5次实验时，弹簧测力计的读数是　　 $N$，如图（戊 $)$所示；

实验次数	砝码的个数	接触面材质	弹簧测力计的读数 $/N$
1	0	木块 $-$长木板	0.3
2	1	木块 $-$长木板	0.4
3	2	木块 $-$长木板	0.5
4	0	木块 $-$棉布	0.6
5	1	木块 $-$棉布
6	2	木块 $-$棉布	1.0

（2）由甲和丁，乙和戊，丙和己三组数据得出实验结论：接触面所受压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；由甲、乙、丙组数据得出实验结论：　　；

（3）有同学设计了另一种实验方案如图2所示，请说一说这个方案的好处：　　。（说出一条即可）

小东要探究“影响滑动摩擦力大小的因素”，他猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有：（1）接触面所受的压力大小；（2）接触面的粗糙程度。

接下来小东通过如图所示实验操作验证他的猜想：

（1）实验要求用弹簧测力计水平拉动木块做　　运动，根据　　的原理，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）比较甲、乙两次实验，可以得出结论：当接触面的粗糙程度一定时，　　，滑动摩擦力越大

（3）比较　　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

（4）实验中运用的实验研究方法是　　。

如图所示的甲、乙两次实验中，分别用弹簧测力计水平拉动同一长方体木块，使其在同水平木板上做匀速直线运动，这是为了探究滑动摩擦力大小与接触面的　面积大小　的关系，甲图中木块受到的滑动摩擦力大小是　　 $N$。

某实验小组认为滑动摩擦力的大小可能与接触面积和压力的大小有关。为了检验猜想是否正确，他们用同一套器材做了如图所示的三次实验：

①用弹簧测力计匀速拉动木块使它沿水平木板滑动，弹簧测力计的示数为 $F_1$。

②改变木块与木板的接触面积，重做上述实验，弹簧测力计的示数为 $F_2$。

③在木块上加放砝码，用弹簧测力计匀速拉动木块使它沿水平木板滑动，弹簧测力计的示数为 $F_3$。

发现： $F_1=F_2<F_3$。

（1）比较　    　（填实验序号）两次实验可以初步验证滑动摩擦力的大小与压力的关系。

（2）实验结果初步表明，滑动摩擦力的大小与压力有关，与接触面积　      　。

（3）实验中，如果弹簧测力计的示数不稳定，可能的原因是　       　（填选项序号）。

$A$．木板过长

$B$．木块运动速度太大

$C$．弹簧测力计的分度值太大

$D$．木板的粗糙程度不均匀。

某实验小组为了研究影响滑动摩擦力大小的因素，设计了如图甲所示的实验方案，实验操作如下：

①用弹簧测力计测出滑块的重力，滑块和钩码的总重记作 $G$；

②将放有钩码的滑块放到平板小车的水平接触面上，通过水平细线和弹簧测力计相连，向左拉动平板小车，待弹簧测力计示数稳定后读出示数 $F$；

③多次改变滑块上的钩码的个数并重复步骤②，记录相应的数据如下表所示；

④仅更换表面不同的平板小车，重复上述实验步骤。

接触面	钩码个数	滑块和钩码总重量 $G/N$	弹簧测力计示数 $F/N$
接触面一	1	1.5	0.6
	2	2.0	0.8
	3	2.5	1.0
接触面二	1	1.5	0.9
	2	2.0	1.2
	3	2.5	1.5

（1）此实验是根据　       　原理测出了滑动摩擦力的大小。

（2）根据表中的数据在图乙中画出该滑块分别在两个接触面上受到的滑动摩擦力 $f$与对应压力 $F_N$关系的图象。

（3）由图象可知，滑块对接触面的压力变大，滑块受到的滑动摩擦力将　     　（选填“变大”、“不变”或“变小”）；接触面　　       （选填“一”或“二”）的表面更粗糙。

（4）此实验中是否必须匀速拉动小车？　        　（选填“是”或“否”）