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【物理素材】力与运动【九】  

2014-04-20 06:04:42|  分类: 物理教学素材 |  标签: |举报 |字号 订阅

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实验:研究影响滑动摩擦力大小的因素
江苏丰县初级中学 刘庆贺






实验目的:

 

1能根据二力平衡的条件,用弹簧测力计粗略测量水平运动物体所受的滑动摩擦力

 

2.通过实验探究,了解改变滑动摩擦力大小的方法;

 

3经历研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验过程,能表述滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力和接触面的粗糙程度的关系。

 

实验原理:

 

1.二力平衡的条件: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。

 

2.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。

 

3.弹簧测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。

 

实验器材:

 

弹簧测力计,长木板,棉布,毛巾,带钩长方体木块、钩码。

 

实验步骤:

 

(一)研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度和压力大小关系

 

1.在水平桌面上铺上长木板,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块在长木板上做匀速直线运动,记下测量示数。

 

2.在木块上加不同数目的钩码,改变木块对木板的压力,再做上述实验。

 

3.将棉布、毛巾分别铺在木板上,改变接触面的粗糙程度,重做上述实验。

 

4.将实验数据记录在下面表格中。

 

实验次数

接触面的材料

压力变化情况

弹簧测力计示数F/N

摩擦力f/N

1

木块与木板

不变

 

 

2

木块与棉布

不变

 

 

3

木块与毛巾

不变

 

 

4

木块上放1个钩码,再放到木板上

变大

 

 

5

木块上放2个钩码,再放到木板上

最大

 

 

 

5.分析数据得出结论:在压力相同时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大;在接触面的粗糙程度相同时,压力越大滑动摩擦力越大。

 

(二)研究滑动摩擦力大小与接触面积的关系

 

1.在水平桌面上铺上长木板,将木块平放在木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块在长木板上做匀速直线运动,记下测量示数。

 

2.将木块侧放在木板上,改变接触面积,重做上述实验。

 

3.将木块立放在木板上,重做上述实验。

 

4.将实验数据记录在下面表格中。

 

实验次数

木块放置方式

接触面积大小

弹簧测力计示数F/N

摩擦力f/N

1

平放

 

 

2

侧放

 

 

3

立放

最小

 

 

 

5.分析数据得出结论:滑动摩擦力大小与接触面积大小无关。

 

(三)研究滑动摩擦力大小与速度大小的关系

 

1.在水平桌面上铺上长木板,将木块平放在木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块在长木板上做匀速直线运动,记下测量示数。

 

2.改变拉动木块做匀速直线运动的速度,重做上述实验。

 

3.将实验数据记录在下面表格中。

 

实验次数

木块运动的速度

弹簧测力计示数F/N

摩擦力f/N

1

 

 

2

 

 

3

最小

 

 

 

4.分析数据得出结论:滑动摩擦力大小与速度大小无关。

 

(四)用滚动代替滑动能减小摩擦

 

1.将一个实验小车放在水平桌面上,用弹簧测力计沿水平方向拉动,使小车做匀速直线运动,记录示数大小。

 

2.将小车倒过来,轮子朝上放在水平桌面上,再用弹簧测力计沿水平方向拉动,使小车做匀速直线运动,记录示数大小。

 

3.比较两次弹簧测力计示数,得出结论:用滚动代替滑动能大大减小摩擦。

 

分析论证:

 

影响滑动摩擦力的大小的因素:接触面的粗糙程度和压力的大小。滑动摩擦力大小与速度大小、接触面积大小无关。用滚动代替滑动能大大减小摩擦。

 

评估:

 

做好实验的关键是用弹簧测力计测量物体所受的滑动摩擦力,实际操作中困难不小。一是保持拉力方向始终水平有困难,二是让物体始终做匀速直线运动有困难,三是在运动过程中弹簧测力计读数有困难。采用图1中所示的方法进行测量较好地解决上述问题。将弹簧测力计固定不动,物块挂在测力计的挂钩上,不拉木块,改为拉动木板,使木板与木块相对运动。这样测力计示数较稳定,容易读出正确数值。学生操作起来也比较容易。

 

力与运动【六】 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间力与运动【六】 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间







《摩擦力》同步测试
江苏丰县初级中学 刘庆贺







一、选择题

 

12013年丽水中考题)如图1研究滑动摩擦力与压力关系的实验。在甲、乙两次实验中,用弹簧测力计沿水平方向拉木块,使木块在水平木板上做匀速直线运动。则下列说法正确的是(   

 

 

A.图乙中的木块速度越大,滑动摩擦力越大

 

B.图甲中的木块只受到拉力、滑动摩擦力等两个力

 

C.图甲中弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小

 

D.该实验得出的结论:物体间接触面的压力越大,滑动摩擦力越小

 

答案:C

 

解析:滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大,所以D错误。滑动摩擦力与物体运动的速度、接触面积的大小无关,所以A错误。图甲中的木块水平方向受到拉力、滑动摩擦力,竖直方向受到重力、支持力,所以B错误。当木块在水平木板上做匀速直线运动时,木块水平方向受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,所以弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小,C正确。

 

2.(2013年台州中考题)教室的门关不紧,常被风吹开。小明在门与门框之间塞入硬纸片后,门就不易被风吹开了。下列解释合理是(   

 

A.门被风吹开是因为门没有受到摩擦力的作用

 

B.门没被吹开是因为风吹门的力小于摩擦力

 

C.塞入硬纸片是通过增大压力来增大摩擦

 

D.塞入硬纸片是通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦

 

答案:C

 

解析:门与门框之间塞入硬纸片,增大了压力,从而增大了摩擦力。

 

3.分析下列各种摩擦:走路时,鞋与地面之间的摩擦;骑自行车时,车轮与轴之间的摩擦;汽车行驶时,汽车与空气之间的摩擦;皮带传动中,皮带与皮带轮之间的摩擦。其中属于有益摩擦的是(   

 

A   B   C   D

 

答案:D

 

解析:下雨天或人在冰面上走路时,因摩擦变小,走路不方便了,还很容易跌倒。所以,走路时,鞋与地面之间的摩擦是有益的。车轮与轴之间的摩擦,汽车与空气之间的摩擦,这两种摩擦越小,越有利于车辆行驶,所以它们都属于有害摩擦。皮带传动中,若皮带与皮带轮之间的摩擦变小,则主动轮无法使皮带转动,当然也无法使从动轮转动。所以这是有益摩擦。

 

4.“玉兔”号月球车成功实现落月,正在月球上进行科学探测。下列有关“玉兔”号月球车的说法中正确的是(   

 

A.月球车轮子的表面积较大,目的是为了减小运动时受到的摩擦力

 

B.当月球车匀速运动时,受到的摩擦力和支持力是一对平衡力

 

C.月球车登上月球后,它将失去惯性

 

D.与在地球上相比,同样的路面上,月球车在月球表面上匀速前进时受到的摩擦阻力变小

 

答案:D

 

解析:摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,与物体运动的速度、接触面积的大小无关,所以A错误。当月球车匀速运动时,水平方向受到的向前的动力与向后的摩擦阻力是一对平衡力,竖直方向受到的重力与支持力是平衡力,B错误。惯性是物体的固有性质,不会消失,C错误。月球车在月球表面上受到的重力变小,使月球车对地面的压力变小,所以前进时受到的摩擦阻力变小,D正确。

 

5.老师正在讲台上讲课,小明和同学们正在老师的指导下边学习边实验,这是物理课堂常见的情景。让你想象一下,如果教室里的摩擦力突然消失,对可能学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!出现的现象,下列说法中错误的是(   

 

A.同学们稍微活动就会从椅子上纷纷滑到地面上

 

B.固定吊灯的螺丝从天花板上滑出,致使吊灯落到地上

 

C.写字时铅笔从手中滑出飘在空中

 

D.由于太滑,稍一用力桌椅就会在地面上不停的滑动着

 

答案:C

 

解析:我们能坐在椅子上,是靠身体与椅子间的摩擦力,如果没有摩擦力,想坐好是很困难的,故A选项不符合题意;吊灯的螺丝是靠与天花板间的摩擦力才固定在上面的,如果没有摩擦力,吊灯在重力的作用下会下落,故B选项不符合题意;写字时是靠手与笔间的摩擦力,如果没有摩擦力,笔就很容易滑出,在空中受重力作用而下落,而不会飘在空中,故C选项符合题意;桌椅能静止在地面上是靠与地面间的摩擦力,如果没有摩擦力,桌椅很容易滑动,故D选项不符合题意。

 

6.(2013年扬州中考题)小明观察图2的漫画,总结了四个观点,错误的是(   

力与运动【六】 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间力与运动【六】 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

A.甲图此刻人对箱子推力等于箱子受到的摩擦力

 

B.乙图此刻箱子受到的摩擦力大于甲图此刻箱子受到的摩擦力

 

C.丙图此刻人对箱子推力大于箱子受到的摩擦力

 

D.丙图箱子在同一水平面上滑动时受到的摩擦力大小不变

 

答案:C

 

解析:甲、乙图中,箱子均静止,所以箱子水平方向受到的两个力是平衡力,即人对箱子推力等于箱子受到的摩擦力,A正确。因乙图中人对箱子的推力大于甲图中的推力,故乙图此刻箱子受到的摩擦力也较大,B正确。丙图中箱子向前运动,人不再接触箱子,所以人对箱子推力为零,C错误。滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,当箱子在同一水平面上滑动时,压力和接触面的粗糙程度这两个因素都不变,箱子受到的摩擦力大小不变,D正确。

 

7如图3所示,小华将弹簧测力计一端固定,另一端钩住长方体木块A,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向左运动,读出弹簧测力计示数即可测出木块A所受摩擦力大小。在木板运动的过程中,以下说法正确的是(    )

 

力与运动【六】 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间力与运动【六】 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

A.木块A受到的是静摩擦力

 

B.木块A相对于地面是运动的

 

C.拉动速度变大时,弹簧测力计示数变大

 

D.木块A所受摩擦力的方向向左

 

答案:D

 

解析:当拉着长木板沿水平地面向左运动时,木块A相对于地面是静止的,但相对于长木板是向右运动的。因为物体受到滑动摩擦力的方向总是跟物体相对运动的方向相反,所以木块A所受摩擦力的方向向左。因为滑动摩擦力的大小与接触面间的压力和接触面粗糙程度有关,与接触面积大小无关,与运动速度的大小无关。所以拉动速度变大时,弹簧测力计示数不变。

 

8.(2013年长沙中考题)教室里,带磁性的粉笔刷可吸在黑板上不掉下来。如图4所示,关于粉笔刷的受力情况,下列说法正确的是(   

 

力与运动【六】 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间力与运动【六】 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

 

A.粉笔刷所受磁力与粉笔刷所受重力是一对平衡力

 

B.粉笔刷所受磁力与黑板对粉笔刷的支持力是一对相互作用力

 

C.黑板对粉笔刷的摩擦力的方向竖直向上

 

D.粉笔刷没有受到摩擦力作用

 

答案:C

 

解析:带磁性的粉笔刷被吸在黑板上保持静止,说明粉笔刷分别在竖直方向和水平方向受到平衡力的作用。粉笔刷在竖直方向受竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,二者是平衡力。粉笔刷在水平方向受水平向右的磁力和水平向左的支持力,二者是平衡力。

 

9.(2013年雅安中考题)用大小不变的水平力,拉木块在水平桌面上做匀速直线运动,如图5所示。木块在运动过程中,下列说法正确的是(    )

 

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A木块对桌面的压力和木块受到的重力是一对平衡力

 

B绳对木块的拉力和木块对绳的拉力是一对平衡力

 

C绳对木块的拉力大于桌面对木块的摩擦力

 

D木块受到的滑动摩擦力大小保持不变

 

答案:D

 

解析:木块在水平桌面上做匀速直线运动,说明木块在竖直方向静止,因此木块在竖直方向和水平方向均受到平衡力的作用。木块在竖直方向受竖直向下的重力和竖直向上的支持力,二者是平衡力。木块在水平方向受水平向右的拉力和水平向左的摩擦力,二者是平衡力。木块受到的滑动摩擦力大小决定于木块对桌面的压力和接触面的粗糙程度,这两个因素都保持不变,所以木块受到的滑动摩擦力大小保持不变。

 

二、填空题

 

10.(2013年龙岩中考题)如图6所示,在玻璃杯里装上大半杯米,把一根筷子插在中间,将米压紧并使筷子直立,再往杯内加少许水,过一会儿拿起筷子,可以看到筷子把装米的玻璃杯提起来。这是因为米吸水后发涨发涩,既增大了米对筷子和米对玻璃杯的        ,又增大了它们接触面的粗糙程度,从而增大了摩擦力。若米重2 N,玻璃杯重1 N,则当筷子提着米在空中静止时,米与筷子的摩擦力为        N

 

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答案:压力  3

 

解析:米吸水后发涨,体积变大,就会增大米对筷子和米对玻璃杯的压力。当筷子提着米在空中静止时,在竖直方向米和玻璃杯的总重力与筷子对米的摩擦力是一对平衡力。

 

11.如图7,水平传送带正将大米从车间运送到粮仓。重500 N的一袋大米静止放到传送带上,米袋先在传送带上滑动,稍后与传送带一起匀速运动,米袋滑动时受到的摩擦力大小是重力的0.5倍。米袋在滑动时受到的摩擦力方向向     ,随传送带一起匀速运动时受到的摩擦力大小为     N

 

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答案:  0

 

解析:当米袋随传送带仪器匀速运动时,假设米袋在水平方向受到摩擦力,因米袋匀速运动,找不到另一力与这个摩擦力平衡,故米袋在水平方向不会受到摩擦力。

 

三、实验题

 

12.(2013年齐齐哈尔中考题)小伟要探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”,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;

 

③接触面积的大小。

 

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接下来小伟通过图8所示实验操作验证他的猜想:

 

1)实验中小伟应该用弹簧测力计水平             拉动木块在长木板上滑动,这样做是根据               的知识得出拉力等于摩擦力,从而测出木块所受的摩擦力的大小。

 

2)如果小伟要探究猜想②,他应该选择            两幅图所示的实验步骤来操作,根据图中弹簧测力计的示数可得出结论:在其他因素相同的情况下,                  ,滑动摩擦力越大。

 

3)小伟要探究猜想③,他将木块切去一半,重复甲的操作过程,如图丁所示。他比较甲和丁的实验结果,得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。你认为他的结论可靠吗?答:              。小伟在实验中存在的问题是                                                              

 

答案:1)匀速(匀速直线)  二力平衡  2)甲和丙  接触面越粗糙  3)不可靠  没有控制压力大小不变

 

解析:1根据二力平衡的条件,只有把物体放在水平支持面上,让弹簧测力计沿水平方向匀速拉动物体时,滑动摩擦力的大小才等于弹簧测力计示数。

 

2)根据控制变量法的要求,要探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度关系,必须改变接触面的粗糙程度,而要保持其他因素相同。为此,应该选择甲和丙两幅图所示的实验步骤来操作。观察两图中弹簧测力计的示数,发现甲比丙的示数小,而木板比棉布光滑些,因此可得出结论:在其他因素相同的情况下,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。

 

3)将木块切去一半,改变了接触面积的大小,同时还改变了压力,这不符合控制变量法的要求。

 












 

 

 

2010年6月22日 - 馨雅居温馨苑欢迎你

 

 

 


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