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本人于1990年9月在新田初中上岗任教,1993年9月被合肥学院数学和物理系物理教育专业录取,两年后的7月(即1995年)从合肥学院数学和物理系物理教育专业毕业后,被区教委派往华阳初中任物理教师,2000年9月到宣城市阳光中学任物理教师并担任校团委书记,2001年6月在安徽师大 物理与电子信息学院物理教育专业取得本科学历,并于2004年8月取得高中教师资格,2008年9月在洪林初中任教,本人一直从事初中毕业班物理教学工作,取得了一定的教学成绩。只不过命运多舛,步履维艰,时常命运不济,现蜗居在新田初中任教。

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探究摩擦力的大小与哪些因素有关  

2013-01-12 07:33:54|  分类: 物理教学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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探究摩擦力的大小与哪些因素有关




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探究摩擦力的大小与哪些因素有关



探究摩擦力的大小与哪些因素有关
山东省高唐县琉寺中学 李洪生 李保忠

例1.(2012?岳阳)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1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(  )

 

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A.F1=F2>F3    B.F1>F2>F3    C.F2>F1>F3    D.F1<F2=F3

 

解析:摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关。而a、b两实验在压力大小和接触面的粗糙程度相同时,改变了接触面积的大小,摩擦力不变。因此F1=F2;a、c两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,所以F1>F3。综合上面两种情况可得:F1=F2>F3。故选A。

 

例2.(2011?盐城)小明用如图2所示装置探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。下列操作正确的是(    )

 

探究摩擦力的大小与哪些因素有关 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

A.在木块上加放砝码              B.保持接触面粗糙程度不变

 

C.使木块侧放减小接触面积        D.沿水平方向匀速拉动木块

 

解析:木块上加放砝码,增大了木块对平面的压力,是研究摩擦力与压力大小的关系;实验探究摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,接触面的粗糙程度应该是个变量;木块侧放减小接触面积,探究的是摩擦力的大小与接触面积大小的关系;无论探究摩擦力的大小与压力大小、接触面粗糙程度、接触面积的大小这三个变量中哪一个变量的关系,都应该沿水平方向匀速拉动木块。只有木块做匀速直线运动时,受到的摩擦力才等于弹簧测力计拉力的大小。故选D。

 

例3.(2012?娄底)小明在探究“摩擦力的大小与什么因素有关”的实验时,提出了如下四个猜想。根据你对本实验的探究,发现其中与实验结论不相符合的是(     )

 

A.摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关

 

B.把滑动变为滚动,摩擦力变小

 

C.摩擦力的大小可能与物体间接触面积的大小有关

 

D.摩擦力的大小可能与接触面上压力的大小有关

 

解析:在其他条件一定时,使接触面变粗糙,可以增大摩擦力,该猜想与实验结论相符;在其他条件一定时,将滑动变为滚动,可以减小摩擦力,该猜想与实验结论相符;摩擦力的大小与物体间的接触面积无关,该猜想与实验结论不相符;在其他条件一定时,增大物体对接触面的压力大小,可以增大摩擦力,该猜想与实验结论相符;故选C。

 

例4.(2012?株洲)在“探究摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中,用弹簧测力计匀速拉动物块的三次实验如图3所示。比较甲、乙两图可知,摩擦力的大小与______有关;比较______两图可知,摩擦力的大小还与接触面的粗糙程度有关。

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解析:比较甲、乙两图,接触面的粗糙程度相同,乙木块对木板的压力比甲大,摩擦力也较大,说明摩擦力的大小与压力有关,在接触面粗糙程度相同时,压力越大,摩擦力越大;比较甲、丙两图,压力相同,丙木块与水平接触面比甲粗糙,摩擦力也较大,说明摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关,在压力相同时,接触面越粗糙,摩擦力越大。故答案为:压力;甲、丙。

 

例5.(2012·孝感)如图4示是“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验。

 

探究摩擦力的大小与哪些因素有关 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

(1)实验过程中,必须用弹簧测力计沿水平方向拉着物块A做      运动,这样做便于测量滑动摩擦力的大小。

 

(2)分析图甲、乙可知,在接触面粗糙程度相同时,      越大,滑动摩擦力越大。

 

(3)分析图甲和丙,发现弹簧测力计的示数F1<F3,说明:压力一定时,       ,滑动摩擦力越大。

 

上述实验得到的结论是:滑动摩擦力的大小跟压力的大小和接触面的粗糙程度有关。人们通过大量实验进一步证明:接触面粗糙程度一定时,滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比。

 

(4)如图丁所示,在图丙中物块A上叠放一块与之相同的物块B,用弹簧测力计拉着物块A,使物块B随A一起做匀速直线运动。弹簧测力计示数为F4,则F4:F3=    ;此运动过程中,物块B受到的摩擦力fB=    N。

 

解析:(1)要测滑动摩擦力,需拉动木块做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,此时拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等。

 

(2)甲、乙两次实验接触面的粗糙程度是一定的,压力是不同的,弹簧测力计的示数不同即摩擦力是不同的,这就说明摩擦力的大小和压力大小有关,即:接触面粗糙程度一定时,压力越大,摩擦力越大。

 

(3)甲、丙两次实验压力是一定的,接触面的粗糙程度是不同的,弹簧测力计的示数不同即摩擦力是不同的,这就说明摩擦力的大小和接触面的粗糙程度有关,即:在压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。

 

(4)①比较丙、丁两图可知,接触面的粗糙程度相同,压力不同,丁图中压力是丙图压力的2倍,所使用的拉力也应该是2倍的关系,即F4:F3=2:1;②判断一个物体是否受摩擦力主要的依据是看这个物体有没有发生相对运动或者有没有相对运动的趋势。物块A、B叠放在一起:A和B是同向同速运动的,即保持相对静止状态,所以A和B之间是没有摩擦力的,故物块B受到的摩擦力为0N。故答案为:

 

(1)匀速直线;(2)压力;(3)接触面越粗糙;(4)2:1;0。

 

例6.(2012?荆门)小亮同学做“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验。

 

(1)实验中用弹簧测力计水平拉动木块,使其在长木板上做__________运动,此时,摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数是利用了_______的知识。

 

(2)弄清了实验原理之后,同学们提出了如下猜想:

 

A.动摩擦力大小可能与压力大小有关

 

B.动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关

 

C.动摩擦力大小可能与压接触面积大小有关

 

小亮用一个表面平整的长木板、三边带钩的木块和一只弹簧测力计进行实验,把实验数据记录在如下表格中:

 


次数

压力

接触面

木块放置

测力计示数

1

一块木板

木板面

平放

 

2

一块木板

木板面

侧放

 

3

一块木板

木板面

立放

 


 

小亮同学的实验可以验证猜想_____(填字母序号)。

 

(3)同组的小莉同学采用如图5所示的实验装置测量木块与长木板之间的摩擦力时,发现弹簧测力计示数不稳定,很难读数,其原因是_______________________。

 

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解析:实验中,摩擦力的大小是通过读取弹簧测力计的拉力得出的,这是依据了二力平衡的原理,只有物体做匀速直线运动时,拉力才与摩擦力大小相等,因此,要保持物体做匀速直线运动才行;比较小亮的1、2、3三次实验记录,看出三次压力的大小相同,接触面粗糙程度相同,平放、侧放、立放时接触面积的大小不同,所以小亮探究的是滑动摩擦力的大小与接触面积的关系;由于在拖动木块时,很难让木块保持匀速直线运动达到平衡状态,才导致了弹簧测力计的示数不稳定,很难读数。

 

故答案为:(1)匀速直线; 二力平衡;(2)C;(3)很难保持木块做匀速直线运动。



 

 

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