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信息发布者:

匀速直线
0.8
相反
增大压力

动力
增大接触面的粗糙程度
【分析】
要探究滑动摩擦力的大小与接触面积是否有关,需运用控制变量法:滑动摩擦力的大小由压力大小和接触面粗糙程度决定,因此要控制这两个因素不变,只改变接触面积这一变量。首先思考如何改变接触面积:利用长方体木块的不同放置方式(平放、侧放、竖放)来改变与桌面的接触面积;其次思考如何测量滑动摩擦力:根据二力平衡,当弹簧测力计水平匀速拉动木块时,拉力与滑动摩擦力大小相等,此时弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小。通过比较不同接触面积下弹簧测力计的示数,即可判断滑动摩擦力与接触面积是否有关。
【解析】
实验方案
1. 实验器材:弹簧测力计、表面粗糙程度相同的长方体木块、水平桌面。
2. 实验步骤:
① 将长方体木块平放在水平桌面上,用弹簧测力计水平匀速直线拉动木块,记录此时弹簧测力计的示数$ F_1 $;
② 保持木块对桌面的压力大小、接触面粗糙程度不变,将木块侧放在同一水平桌面上,用弹簧测力计水平匀速直线拉动木块,记录示数$ F_2 $;
③ 同理,将木块竖放在同一水平桌面上,重复上述操作,记录示数$ F_3 $;
④ 比较三次实验中弹簧测力计的示数$ F_1 $、$ F_2 $、$ F_3 $的大小关系。
3. 实验现象:三次实验中弹簧测力计的示数相等($ F_1 = F_2 = F_3 $)。
4. 实验结论:在压力大小和接触面粗糙程度均相同的情况下,滑动摩擦力的大小与接触面积无关。
【答案】
实验方案如下:
1. 器材:弹簧测力计、表面粗糙程度相同的长方体木块、水平桌面。
2. 步骤:
① 把木块平放在水平桌面,用弹簧测力计水平匀速拉动,记录示数$ F_1 $;
② 把木块侧放在同一水平桌面,同样匀速拉动,记录示数$ F_2 $;
③ 把木块竖放在同一水平桌面,匀速拉动,记录示数$ F_3 $;
④ 比较$ F_1 $、$ F_2 $、$ F_3 $的大小。
实验现象:三次弹簧测力计示数相等。
实验结论:当压力和接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力的大小与接触面积无关。
【知识点】
控制变量法、滑动摩擦力的影响因素、二力平衡的应用
【点评】
本实验核心是控制变量法的应用,必须严格控制压力和接触面粗糙程度不变,仅改变接触面积;实验中需水平匀速拉动木块,利用二力平衡将滑动摩擦力的测量转化为拉力的测量,这是间接测量的典型思路。通过该实验能加深对滑动摩擦力影响因素的理解,掌握探究类实验的基本设计方法。
【难度系数】
0.7
【分析】
要分析为什么拉不开两本书,我们可以从摩擦力的相关知识入手:首先回忆静摩擦力的产生条件,纸张表面粗糙,当两页纸紧贴且存在相对运动趋势时会产生静摩擦力。而两本书逐页交叉对插后,并非少数几页接触,而是大量纸张两两紧密接触,压平后每页之间都存在压力,因此每页之间都会产生静摩擦力,这些摩擦力叠加后总和会变得非常大,远大于手能施加的拉力,所以无法拉开。我们需要先明确单页间静摩擦力的产生原因,再分析多页摩擦力叠加的效果。
【解析】
1. 静摩擦力的产生条件:接触面粗糙、相互接触的物体间存在挤压、物体间有相对运动趋势。
2. 当两本书逐页交叉对插并压平后,每一页纸张之间都紧密接触,相互之间存在压力,且纸张表面粗糙,当用力拉书时,纸张间有相对运动趋势,满足静摩擦力的产生条件,因此每一对接触的纸张之间都会产生静摩擦力。
3. 由于两本书是逐页交叉对插,相互接触的纸张数量极多,每一对纸张间的静摩擦力会叠加在一起,使得总的静摩擦力成倍增大。
4. 这个总静摩擦力的大小远大于我们用手向两边拉时施加的拉力,因此无法将两本书拉开。
【答案】
不能将两本书拉开。原因是:两本书逐页交叉对插并压平后,每页纸张间因接触面粗糙、相互挤压且有相对运动趋势产生静摩擦力;大量纸张间的静摩擦力叠加后总和极大,远大于手施加的拉力,所以无法拉开两本书。
【知识点】
静摩擦力、摩擦力叠加
【点评】
本题通过趣味实验将抽象的摩擦力知识与实际操作结合,帮助学生理解静摩擦力的产生条件,直观感受多个接触面下摩擦力叠加对总摩擦力大小的影响,提升学生对物理知识的应用与理解能力。
【难度系数】
0.4
【分析】
要解决这道题,需结合二力平衡条件和滑动摩擦力的相关知识思考:
1. 测量滑动摩擦力时,需通过弹簧测力计的示数间接得到摩擦力大小,根据二力平衡条件,只有当木块在水平面上做匀速直线运动时,水平方向上弹簧测力计的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,二者大小相等,才能实现间接测量;
2. 当木块做匀速直线运动时,拉力与摩擦力平衡,大小相等,因此滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数;
3. 滑动摩擦力的作用是阻碍物体的相对运动,所以其方向与木块运动的方向相反。
【解析】
1. 在探究滑动摩擦力大小的实验中,根据二力平衡的原理,必须使木块在水平面上做匀速直线运动,此时水平方向拉力与滑动摩擦力为一对平衡力;
2. 由于二力平衡时大小相等,弹簧测力计示数为0.8N,即拉力为0.8N,因此木块受到的滑动摩擦力大小为0.8N;
3. 滑动摩擦力是阻碍物体相对运动的力,所以其方向与木块运动的方向相反。
【答案】
匀速直线;0.8;相反
【知识点】
二力平衡条件、滑动摩擦力测量、滑动摩擦力方向
【点评】
本题是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验的基础考点,核心考查二力平衡条件在实验中的应用以及滑动摩擦力的基本性质,属于力学基础实验的常考内容,难度较低,需熟练掌握实验原理和滑动摩擦力的特点。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先回忆增大摩擦力的常见方法:增大压力、增大接触面的粗糙程度、变滚动摩擦为滑动摩擦。题目中是用力捏刹车把,此时刹车皮与车轮间的接触面粗糙程度没有改变,用力捏的动作会使刹车皮对车轮的压力增大,结合影响摩擦力的因素,压力越大摩擦力越大,因此判断是通过增大压力来增大摩擦。
【解析】
影响滑动摩擦力大小的因素为压力大小和接触面的粗糙程度。在骑自行车急刹车时,用力捏刹车把,会使刹车皮与车轮之间的压力增大,而接触面的粗糙程度保持不变,根据摩擦力的影响规律,压力越大,滑动摩擦力越大,所以这是通过增大压力来增大摩擦。
【答案】
增大压力
【知识点】
增大摩擦力的方法、影响摩擦力的因素
【点评】
本题结合生活中骑自行车刹车的常见场景,考查对增大摩擦力方法的理解与应用,要求学生能将物理知识与生活实际相联系,属于基础应用型题目,侧重对基础知识的考查。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先分析人行走时脚底的受力情况:人正常行走时,脚向后蹬地,脚底相对于地面有向后的运动趋势,根据摩擦力方向与相对运动趋势相反的规律,可判断脚底受到的摩擦力方向向前;这个摩擦力推动人向前运动,因此起到动力作用。接着分析增大摩擦的方法:冰冻路面光滑,摩擦力小,撒沙石后,路面的接触面粗糙程度变大,从而增大摩擦力,所以是通过增大接触面的粗糙程度来实现的。
【解析】
1. 人正常行走时,脚向后蹬地,脚底相对于地面有向后的运动趋势,摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反,因此脚底受到向前的摩擦力;该摩擦力推动人向前运动,属于动力。
2. 冰冻的路面接触面较为光滑,摩擦力较小,在路面上撒沙石后,增大了接触面的粗糙程度,从而增大了摩擦力,使人不易滑倒。
【答案】
前;动力;增大接触面的粗糙程度
【知识点】
摩擦力的方向判断;摩擦力的作用分类;增大摩擦的方法
【点评】
本题考查摩擦力在日常生活中的应用,紧密结合生活场景,需要学生理解摩擦力的方向判断依据、摩擦力的作用以及增大摩擦的常见方法,体现了物理知识与生活实际的紧密联系,有助于培养学生用物理知识解决实际问题的能力。
【难度系数】
0.8