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实验八、探究滑动摩擦力大小影响因素的实验【实验目的】：探究影响滑动摩擦力大小的因素有哪些【实验方法】:控制变量法；转换法在本实验中,影响滑动摩擦力的因素有多个,所以实验探究过程中我们要用控制变量法,在研究滑动摩擦力与压力之间的关系时,要保持接触面的粗糙程度等因素不变,而在研究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系时,要保持压力等因素不变。【实验原理】:二力平衡；通过水平方向匀速拉动木块，使木块处于平衡状态，即二力平衡，从而间接测出摩擦力的大小。（转换法）【提出猜想】:影响滑动摩擦力的因素可能有，接触面所受的压力、接触面的粗糙程度。【实验器材】：木块、弹簧测力计、表面粗糙程度不同的长木板三块、砝码。【实验步骤】：①用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。②在木块上面放一个砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的摩擦力。③换用材料相同，但表面粗糙的长木板，保持木块上的砝码不变，测出此种情况下的摩擦力。【实验结论】：滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。【实验补充】：1.因为弹簧测力计本身有重量，为了保证水平拉力，牵引木块时，要握住弹簧测力计的外壳；使木块在水平面上做匀速直线运动的关键是拉力要均匀，集中注意力盯住弹簧测力计的指针，一直拉到底，在指针不颤动时读数。2.实验拓展：验证“滑动摩擦力的大小还可能与接触面积有关”。方法：把木块侧放，改变和木板的接触面积，保持对木板的压力不变、接触面的粗糙程度不变，测出此时木块与长木板之间的摩擦力。决定摩擦力大小的因素中没有“接触面积”，物体间摩擦力的大小跟接触面的“大小”无关，而是跟接触面的“粗糙程度”有关。【考点方向】：1、本实验体现两个物理研究方法：控制变量法和转换法。2、摩擦力大小测量具体操作：把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计水平拉木块，使木块匀速运动，读出这时的拉力就等于滑动摩擦力的大小。3、测量摩擦力大小是依据：二力平衡的知识来进行的。4、实验中出现误差的原因：用手拉动弹簧测力计，很难控制匀速直线运动，可以让弹簧测力计一端固定，另一端勾住木块，将木块水平放置在长木板上，然后直接如图所示拖动长木板，从而读出示数。5、实验结论：接触面粗糙程度相同时，压力越大滑动摩擦力越大；压力相同时，接触面越粗糙滑动摩擦力越大。该研究采用了控制变量法。5、转换法应用：通过拉力的大小来反映摩擦力的大小。6、在木块移动时，如果提高拉力，木块受到的摩擦力大小会不变。7、由前两结论可概括为：滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。实验还可研究滑动摩擦力的大小与接触面大小、运动速度，拉力大小等无关。8、实验需要多次测量，得出多组数据的目的是：避免实验偶然性，得出普遍规律。9、如果在木块移动过程中，不是匀速滑动而是加速滑动，弹簧测力计测出的结果比真实值要偏大。【创新母题】在学习摩擦力时，小强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；②接触面的粗糙程度．他通过做如图所示实验，并记录实验数据：实验次序接触面压力弹簧测力计的读数1木板面4N0.6N2木板面6N0.9N3毛巾面6N3Na.如图甲，在木板上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，从而测出木块与长木板的滑动摩擦力；b．如图乙，在木块上加一砝码，从而改变木块对长木板的压力，测出此情况下的滑动摩擦力．c．如图丙，在木板上铺上毛巾，从而改变木块与长木板接触面的粗糙程度，保持木块上的砝码不变，测出此情况下的滑动摩擦力．(1)以上实验中，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．在第1次实验中，滑动摩擦力为0.5N，若拉力增大到2N时，木块做加速运动时，滑动摩擦力为________N.(2)实验中采用的主要探究方法是：。(3)比较第1、2次实验得出结论：____________________________________________。(4)比较第2、3次实验得出结论：___________________________________。(5)你认为该实验最难控制的因素是：。(6)如图丁所示，小强还利用以上器材来研究木块受到的滑动摩擦力．他水平拉动木板向右加速运动的过程中，木块相对地面保持静止，木块受到木板的摩擦力大小________(填“大于”“等于”或“小于”)弹簧测力计的读数，方向是________.(7)在图乙和图丙实验中，拉动木块和砝码匀速移动，此时砝码受到的摩擦力是N。(8)小强认为如果该实验不在水平桌面上，而改为一端抬高的斜面上也能完成实验探究你同意他的说法吗？为什么？、。【答案】(1).二力平衡；0.6(2)控制变量法；(3)在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；(4)在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；(5)难以控制匀速拉动木块；(6)等于；水平向右；(7)0;(8)不同意；因为该实验的关键是利用二力平衡的来测出摩擦力，水平面受到摩擦力和弹簧测力计拉力，改为斜面后，会受到重力的影响，难以直接测出摩擦力的大小。【解析】（1）在以上实验中，用弹簧测力计水平拉动木块，使其做匀速直线运动，根据二力平衡知识可知滑动摩擦力大小等于拉力大小。根据表格数据知，在第1次实验中，滑动摩擦力为0.6N；因为滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关，当压力和接触面都不变时，摩擦力大小不变，所以拉力增大到2N，木块做加速运动时，滑动摩擦力仍为0.6N。（2）影响摩擦力大小的因素有两个，压力大小和接触面的粗糙程度，所以研究某一个因素对摩擦力影响的时候要控制其他物理量相同，称为控制变量法。（3）比较第1、2次实验，接触面相同，压力越大时，弹簧测力的示数越大，所以可得出结论为：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；（4）比较第2、3次实验，压力相同，接触面越粗糙时，弹簧测力的示数越大，所以可得出结论：在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。（5）实验是依据二力平衡的知识来测量摩擦力的，二力平衡需要匀速拉动木块，手动匀速拉动存在不稳定因素，比较难以控制实现匀速。（6）如图丁所示，小强还利用以上实验器材来研究木块所受到的滑动摩擦力。他水平拉动木板向右加速运动的过程中，木块相对地面保持静止。静止状态为平衡状态，所以受到的摩擦力与测力计拉力为平衡力，则摩擦力等于弹簧测力计的示数，摩擦力与弹簧测力计的拉力方向相反，即木块受到木板的摩擦力向右；滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关，当压力和接触面都不变时，摩擦力大小不变，即摩擦力与木板的运动状态无关，所以木块受到木板的摩擦力大小不变。（7）由于砝码和木块一起做匀速直线运动，整体处于平衡状态，则砝码水平方向上可能是不受力或受平衡力，因为砝码和木块之间没有相对运动或趋势，所以不存在平衡力，所以水平方向上不受力，即受到摩擦力为0.（8）不同意；因为该实验的关键是利用二力平衡的来测出摩擦力，水平面受到摩擦力和弹簧测力计拉力，改为斜面后，会受到重力的影响，难以直接测出摩擦力的大小。练习1：（2019·天水）在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中，小英做了如图甲所示的三次实验，用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。实验中第1次和第2次用相同的长木板，第3次用表面更加粗糙的长木板。（1）实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其在水平桌面做______运动，根据二力平衡知识，可知滑动摩擦力的大小______（选填“大于”“等于”或“小于”）拉力的大小。（2）比较1、2两次实验，得出结论：______。（3）刚开始小英做第1次实验时控制不好力度，拉力随时间变化的图象如图乙所示，木块的速度随时间变化的图象如图丙所示，则木块在第7s时的摩擦力为______N。【答案】（1）匀速直线；等于（2）在接触面粗糙程度一定时，压力越大，摩擦力越大；（3）3。【解析】（1）实验中，我们需要得到物块所受摩擦力的情况数值，根据二力平衡的知识，木块所受到的拉力和摩擦力的作用，当物块做匀速直线运动时，二力才会平衡，即拉力等于摩擦力。（2）第1、2次实验中，物块对木板的压力改变了，接触面的粗糙程度没有改变，因此得到的结论是接触面粗糙程度一定是，压力越大，摩擦力越大。（3）物体在2—6s时，物块做匀速直线运动，摩擦力等于拉力，木块在第7s时，处于运动状态，木块对桌面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，因此滑动摩擦力不变，滑动摩擦力的大小仍然是3N.练习2：（2019·福建）图17是“测量滑动摩擦力大小”的实验装置示意图。（1）图甲中，将木板固定水平拉动木块，木块受到的滑动摩擦力与其受到的水平拉力_____大小相等;图乙中,水平拉动木板，待测力计示数稳定后,木块受到的滑动摩擦力与其受到的水平拉力______大小相等。（选填“一定”或“不一定）（2）图丙中，水平拉动木板，待测力计示数稳定后,测力计A的示数为4.0N,测力计B的示数为2.5N,木块受到的滑动摩擦力大小为_____N。若增大拉力，当A的示数为4.8N时,B的示数为_______N。【答案】(1)不一定；一定；(2)2.5；2.5【解析】(1)图甲中用测力计水平拉动木块,木块水平方向受到两个力,滑动摩擦力与拉力,没明确木块是否做匀速直线运动,故滑动摩擦力与拉力可能相等也可能不相等;图乙中,木块在水平方向只受两个力,测力计的拉力和木块与木板间的滑动摩擦力,由于木块保持静止状态,所以木块受平衡力作用,滑动摩擦力与拉力大小一定相等。(2)图丙中,水平拉动木板,测力计A的示数为4.0N,测力计B的示数为2.5N,木块仍保持静止状态,受力情况与图乙是相同的,在水平方向上,木块受到测力计B的拉力等于木块与木板间的滑动摩擦力,即等于测力计的示数2.5N。当增大拉力至测力计A的示数为4.8N时,木块的受力情况仍不变,木块与木板间的滑动摩擦力大小也没有变,所以测力计B的示数也不变,为2.5N。练习3：（2019·岳阳）在“探究滑动摩擦力的大小与什么有关”实验中，（1）如图，将长方体木块置于水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块，滑动摩擦力大小______（填“大于”“小于”或“等于”）弹簧测力计示数。（2）实验记录的数据如下表：序号木块放置情况挟触面压力F/N弹簧测力计示数/N1平放木板41.22平放木板61.83平放木板82.44侧放木板82.45平放木板上铺棉布62.66平放木板上铺毛巾63.2①分析2、5、6三组实验数据，可得到相关结论，下列实例与结论相符的是______。（填字母代号）A．用力压黑板擦擦去黑板上的粉笔字B．汽车轮胎上有凹凸不平的花纹②分析______（填序号）两组数据可得：滑动摩擦力大小跟接触面的面积无关。③分析1、2、3三组实验数据，可以写出滑动摩擦力f与压力F的关系式为：f=______。【答案】（1）等于；（2）①B；②3、4；③0.3F。【解析】（1）用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块时，木块处于匀速直线运动状态，则木块在水平方向上受到的滑动摩擦力和测力计的拉力是一对平衡力，所以滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数；（2）①分析序号2、5、6三组数据可知：压力相同，接触面越粗糙，弹簧测力计的示数越大，摩擦力越大；A、用力压黑板擦擦去黑板上的粉笔字，是通过增大压力来增大摩擦力的，故A不符合题意；B、汽车轮胎上有凹凸不平的花纹，是通过增加接触面的粗糙程度来增加摩擦力的，故B符合题意。故选：B。②要探究滑动摩擦力大小跟接触面的面积无关，需要控制接触面的粗糙程度相同、压力大小相同，改变接触面的大小，所以需分析3、4两组数据；③分析1、2、3三组实验数据可知，接触面的粗糙程度相同，压力越大，弹簧测力计的示数越大，摩擦力越大，且滑动摩擦力与压力成正比，即，由此可以得出：f=0.3F；练习4：（2019·烟台）如图所示的是小明同学“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验，铁块和木块