实验:研究影响滑动摩擦力大小的因素
命题要点:
1. 用弹簧测力计水平拉动物块,使其做匀速直线运动,根据二力平衡可知,滑动摩擦力的大小等于拉力的大小[2019.18(1)第1空,2012.19(1)]
2. 弹簧测力计的使用及读数
(1)原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量越_______.
(2)看清它的量程和分度值.图中弹簧测力计的量程为_______N.0~1 N之间有5小格,分度值为_______.
(3)检查弹簧测力计的指针是否指在零刻度线上,如果不在,需要调零.
3. 控制变量法的应用
(1)探究滑动摩擦力的大小与压力的关系:控制接触面的粗糙程度不变,改变物块对接触面的压力,比较压力不同时滑动摩擦力的大小关系;
(2)探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系:控制压力不变,改变接触面粗糙程度,比较接触面粗糙程度不同时滑动摩擦力的大小关系;
(3)探究滑动摩擦力的大小与接触面积的关系:将同一物块以不同的方式分别放在同一长木板上,测出不同情况下的滑动摩擦力
4. 实验方案补充及设计:根据控制变量法的要求进行
5. 根据实验数据绘制图像
6. 分析现象和数据,总结实验结论
7. 实验存在的不足
(1)难以控制木块做匀速直线运动,导致弹簧测力计示数不稳定;
(2)弹簧测力计在运动中读数不方便,误差较大
8. 实验改进的优点(如下图):①不需要控制木板做匀速直线运动,便于操作;②弹簧测力计示数稳定,便于读数
9. 实验方案评估
(1)实验中弹簧测力计的示数不稳定的原因:①没有匀速拉动;②接触面的粗糙程度不均匀;
(2)得出“物块运动的速度越大,滑动摩擦力越大”的错误结论的原因:物块做变速运动时,弹簧测力计的示数并不等于摩擦力的大小
(3)判断实验操作与结论是否正确
10. 滑动摩擦力大小的判断
(1)物体在相同水平面做加速、减速运动时:滑动摩擦力大小不变;
(2)只改变接触面积:滑动摩擦力大小不变
实验结论:①接触面所受的压力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力就越大;②滑动摩擦力的大小与相对运动速度、接触面面积等无关.
针对训练:
小明同学在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,提出以下猜想:
猜想一:滑动摩擦力大小与物体运动速度有关
猜想二:滑动摩擦力大小与接触面所受压力有关
猜想三:滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关
猜想四:滑动摩擦力大小与接触面积有关
小明通过如图所示的实验验证猜想,木块各个表面的粗糙程度相同,测得的数据如下表:
回答下列问题:
(1)实验中,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动,其目的是使滑动摩擦力的大小________弹簧测力计的示数.
(2)为验证猜想一,小明同学用弹簧测力计沿水平方向拉着木块,以不同的速度在木板上做匀速直线运动时,弹簧测力计示数相同,说明滑动摩擦力的大小与物体运动的速度________.
(3)分析________三组实验数据可验证猜想二,可得到的结论是:在接触面粗糙程度相同时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力__________.
(4)分析1、4、5三组实验数据,小明同学得出结论:__________________________________________________
(5)小明同学在探究猜想四时,将木块切去一半,重复甲的操作过程,如图丁所示,再比较图甲和图丁两次实验弹簧测力计示数大小,你认为他的实验过程是________(选填“正确”或“不正确”)的,原因是
__________________________________________________.
(6)小明查阅资料知:木块受到的摩擦力f与接触面受到的压力F的关系是f=μF,则在实验中木块在木板上匀速运动时μ=________.
(7)实验过程中,若将木块由平放改为竖直放置,则用弹簧测力计拉动木块匀速运动时,弹簧测力计的示数将________,若在实验过程中,木块运动时的拉力突然变大,使木块加速运动,此时滑动摩擦力将________(选填“变大”“变小”或“不变”).
(8)小明发现,弹簧测力计不沿水平方向拉动时,也可使物块在长木板上沿水平方向做匀速直线运动,此时物块处于________(选填“平衡”或“非平衡”)状态;物块受到的拉力和滑动摩擦力________(选填“是”或“不是”)一对平衡力.
(9)某同学对实验装置进行改进,如图2所示,实验中________(选填“一定要”或“不需要”)匀速拉动小车,小车运动过程中木块受到小车的摩擦力大小为________N.此装置中定滑轮的作用是_________________.