9.小慧用如圖1所示的裝置,探究滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān).
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),小慧將木塊放在水平木板上,用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉動(dòng)木塊,并使木塊作勻速直線運(yùn)動(dòng).這樣做的目的是使拉力和摩擦力成為一對(duì)平衡力,實(shí)驗(yàn)時(shí),小慧記錄的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示.

序號(hào)木塊放置情況木板表面情況壓力/N彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)/N
1平放木板61.2
2平放木板81.6
3平放木板102.0
4平放木板上鋪棉布61.8
5平放木板上鋪毛巾63.0
(2)a.分析序號(hào)1、2、3 三組數(shù)據(jù)可知:滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面所受的壓力有關(guān).滑動(dòng)摩擦力f大小與接觸面所受壓力F大小的關(guān)系式是f=0.2F. b.如要探究滑動(dòng)摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系,應(yīng)選序號(hào)為1、4、5 三組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.
(3)小慧在實(shí)驗(yàn)時(shí)還發(fā)現(xiàn):在木塊沒有被拉動(dòng)時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)也有示數(shù),且示數(shù)會(huì)變化.他請(qǐng)教老師,知道可用F-t圖象表示拉力隨時(shí)間的變化情況.若某次實(shí)驗(yàn)開始拉動(dòng)木塊直到木塊勻速滑動(dòng)的F-t圖象如圖2所示,其中0~4s木塊處于靜止?fàn)顟B(tài).分析圖象可知:要使木塊由靜止開始運(yùn)動(dòng),至少要用2.3N的水平拉力拉木塊;如果實(shí)驗(yàn)時(shí)木塊所受的拉力是2N,則下列對(duì)木塊所處狀態(tài)的判斷,正確的是C
A.靜止   B.勻速直線運(yùn)動(dòng)   C.靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)  D.條件不足,無法判斷.

分析 (1)彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)木塊時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)顯示拉力大小,要使滑動(dòng)摩擦力等于拉力,根據(jù)二力平衡的知識(shí),拉力必須和滑動(dòng)摩擦力方向相反,在水平方向上;
(2)要探究滑動(dòng)摩擦力與接觸面所受的壓力的關(guān)系,必須要控制其他變量相同,選擇合適的實(shí)驗(yàn),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論;根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),求解滑動(dòng)摩擦力和壓力的關(guān)系;要探究滑動(dòng)摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系,必須要控制其他變量相同,選擇合適的實(shí)驗(yàn),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論;
(3)分析圖象,結(jié)合二力平衡知識(shí)解析.

解答 解:(1)本實(shí)驗(yàn)探究滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān),滑動(dòng)摩擦力的大小無法直接測(cè)量,我們可以用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊,使其做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)木塊處于平衡狀態(tài),在水平方向上受到的拉力和滑動(dòng)摩擦力的作用,根據(jù)二力平衡的知識(shí)可知,此時(shí)拉力大小等于滑動(dòng)摩擦力大小,我們可以通過讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù),得出滑動(dòng)摩擦力的大小,使木塊在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)的目的:使拉力大小等于摩擦力大小;
(2)a、要研究摩擦力大小與接觸面所受的壓力的關(guān)系,必須控制其他變量相同:表格中的木塊放置情況、木板表面情況相同,壓力不同,通過比較彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)大小關(guān)系得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論,應(yīng)選擇1、2、3,通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,其他因素相同時(shí),壓力越大,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)越大,即滑動(dòng)摩擦力越大,可得出結(jié)論:當(dāng)接觸面粗糙程度和接觸面積相同時(shí),壓力越大,滑動(dòng)摩擦力越大;
比較三組數(shù)據(jù)可知:$\frac{f}{F}$=$\frac{1.2N}{6N}$=$\frac{1.6N}{8N}$=$\frac{2N}{10N}$=0.2,由此可以得出:f=0.2F;
b、要研究摩擦力大小與接觸面的粗糙程度的關(guān)系,必須控制其他變量相同:表格中的木塊放置情況、壓力相同,木板表面情況不同,通過比較彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)大小關(guān)系得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論,應(yīng)選擇1、4、5,通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,其他因素相同時(shí),接觸面的粗糙程度越大,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)越大,即滑動(dòng)摩擦力越大,可得出結(jié)論:當(dāng)壓力和接觸面積相同時(shí),接觸面粗糙程度越大,滑動(dòng)摩擦力越大;
(3)由(1)分析可知,當(dāng)木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),在水平方向上受到的拉力和滑動(dòng)摩擦力是一對(duì)平衡力,根據(jù)二力平衡的知識(shí)可知,這兩個(gè)大小相等,方向相反,其中0~4s木塊處于靜止?fàn)顟B(tài),彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)2.3N,即拉力2.3N;根據(jù)圖象所示信息,如果實(shí)驗(yàn)時(shí)木塊所受的拉力是2N,則木塊所處狀態(tài)是靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng),故判斷選:C;
故答案為:(1)水平;使拉力和摩擦力成為一對(duì)平衡力;(2)a:1、2、3;f=0.2F;b:1、4、5;(3)2.3;C.

點(diǎn)評(píng) 此題是探究影響滑動(dòng)摩擦力的因素,主要考查了對(duì)二力平衡條件的應(yīng)用及控制變量法;在此實(shí)驗(yàn)中要水平拉動(dòng)木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng),要研究滑動(dòng)摩擦力與一個(gè)量的關(guān)系,需要控制另一個(gè)量不變.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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