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B
C
压力
不变
匀速直线
等于
甲、乙
乙、丙
当压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大
C
没有控制压力大小相同
将切去的半块木块叠放到剩下的半块木块上,重复图甲的实验操作
=


【分析】
首先明确滑动摩擦力的大小由压力大小和接触面的粗糙程度决定,与拉力大小无关。接着分两种情况分析:
1. 当用6N的水平拉力拉木块做匀速直线运动时,木块水平方向受拉力和滑动摩擦力,二者是一对平衡力,根据二力平衡条件,滑动摩擦力大小等于拉力大小,即$ f=F=6\mathrm{N} $。
2. 当拉力增大到10N时,木块对桌面的压力(等于自身重力,大小不变)和接触面粗糙程度都未改变,所以滑动摩擦力大小不变,仍为6N,注意此时拉力与摩擦力大小不相等,木块做加速运动。
【解析】
1. 木块做匀速直线运动时,水平方向受力平衡,拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,因此滑动摩擦力:
$ f = F = 6\mathrm{N} $。
2. 当拉力增大到10N时,木块对水平桌面的压力大小和接触面的粗糙程度均未发生变化,根据滑动摩擦力的影响因素,滑动摩擦力的大小保持不变,仍为6N。
【答案】
B
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素;二力平衡的应用
【点评】
本题是易错题,易错误认为滑动摩擦力随拉力增大而增大从而错选A。解题关键是牢记滑动摩擦力仅由压力和接触面粗糙程度决定,只有物体做匀速直线运动时,水平拉力才与滑动摩擦力大小相等。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先,解题核心是抓住匀速直线运动物体的受力平衡特点,以及滑动摩擦力的影响因素。
1. 受力平衡分析:甲、乙均做匀速直线运动,水平方向上拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,因此滑动摩擦力大小等于拉力大小($f=F$)。
2. 选项A、B分析:滑动摩擦力$f=μ N$,水平桌面下$N=G$,已知$G_{甲}>G_{乙}$,但缺少两者摩擦力的大小关系,无法推导接触面粗糙程度$μ$,所以不能判断哪个物体表面更粗糙或光滑。
3. 选项C分析:结合题图可知甲的拉力小于乙的拉力,根据二力平衡,甲受到的摩擦力等于其拉力,乙受到的摩擦力等于其拉力,因此甲的摩擦力小于乙的摩擦力。
4. 选项D分析:滑动摩擦力大小与物体运动速度无关,无法通过重力或摩擦力判断运动速度大小。
【解析】
甲、乙做匀速直线运动,水平方向拉力与滑动摩擦力为平衡力,即$ f = F $。
A、B选项:滑动摩擦力公式为$ f = μ N $,水平桌面$ N = G $,已知$ G_{甲} > G_{乙} $,但因不知$ f_{甲} $与$ f_{乙} $的大小关系,无法推导接触面粗糙程度$μ$,故A、B错误。
C选项:由题图可知$ F_{甲} < F_{乙} $,根据二力平衡$ f_{甲}=F_{甲} $、$ f_{乙}=F_{乙} $,可得$ f_{甲} < f_{乙} $,故C正确。
D选项:滑动摩擦力大小与运动速度无关,无法判断甲、乙运动速度大小,故D错误。
【答案】
C
【知识点】
二力平衡条件;滑动摩擦力影响因素
【点评】
本题考查二力平衡与滑动摩擦力的综合应用,易错点是易忽略“匀速运动时拉力等于摩擦力”的关键条件,同时要牢记滑动摩擦力与运动速度无关,避免被无关信息干扰。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先观察甲、乙两图,接触面均为粗糙木板,即接触面粗糙程度相同,甲图中木块上放置重物,对木板的压力更大,弹簧测力计示数为0.9N,乙图中无重物,压力更小,示数为0.8N,由此可通过控制变量法得出结论;再看丙图,物体露出木板一部分,此时接触面的粗糙程度和物体对木板的压力均未改变,根据滑动摩擦力的影响因素,判断摩擦力的变化情况。
【解析】
1. 对比甲、乙实验:接触面粗糙程度相同,甲中木块对木板的压力大于乙中压力,甲的滑动摩擦力(等于测力计示数0.9N)大于乙的滑动摩擦力(等于测力计示数0.8N),因此可得结论:当接触面的粗糙程度相同时,压力越大,物体所受滑动摩擦力越大。
2. 分析丙图:物体露出木板一部分,物体对木板的压力大小不变,接触面的粗糙程度也不变,滑动摩擦力的大小只与压力和接触面粗糙程度有关,与接触面积无关,所以物体所受的摩擦力不变。
【答案】
压力;不变
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素;控制变量法
【点评】
本题通过探究实验考查滑动摩擦力的影响因素,核心是控制变量法的应用,同时需要明确滑动摩擦力与接触面积无关,属于基础实验题,注重对实验结论和规律的理解。
【难度系数】
0.7
【分析】
1. 第(1)问:根据二力平衡原理,当木块做匀速直线运动时,水平方向滑动摩擦力与弹簧测力计拉力是一对平衡力,大小相等,因此需让木块做匀速直线运动来通过测力计示数获取摩擦力大小。
2. 第(2)问:探究滑动摩擦力与压力的关系,要控制接触面粗糙程度相同、改变压力。甲、乙接触面均为木板(粗糙程度相同),乙中木块加砝码后压力更大,符合探究要求。
3. 第(3)问:探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系,要控制压力相同、改变接触面粗糙程度。乙、丙中木块均带砝码(压力相同),接触面分别为木板和棉布(粗糙程度不同),通过对比示数可得出结论。
4. 第(4)问:实验中每次只改变一个变量,控制其他变量不变,用到的是控制变量法。
5. 第(5)问:切去木块一半时,接触面积减小的同时压力也减小,未控制压力相同,不符合控制变量法。改进时需保证压力不变,将切去的半块叠在剩余木块上即可。
【解析】
(1) 实验中,弹簧测力计拉着木块在水平接触面上做匀速直线运动时,木块处于平衡状态,水平方向滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,根据二力平衡条件,滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2) 探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系,需控制接触面粗糙程度相同,改变压力大小。甲、乙两图接触面均为木板(粗糙程度相同),乙图中木块增加了砝码,压力更大,因此选择甲、乙两次实验。
(3) 探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,需控制压力大小相同,改变接触面粗糙程度。乙、丙两图中木块均有砝码(压力相同),乙图接触面是木板,丙图是棉布(粗糙程度不同),对比可得结论:当压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(4) 实验过程中每次只改变一个探究变量,控制其他变量不变,该方法为控制变量法,故选C。
(5) 将木块切去一半时,接触面积减小的同时压力也减小,没有控制压力大小相同,结论不可靠。改进方法是:将切去的半块木块叠放到剩下的半块木块上,重复图甲的实验操作,保证压力与甲图相同,只改变接触面积。
【答案】
(1) 匀速直线;等于
(2) 甲、乙
(3) 乙、丙;当压力大小一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大
(4) C
(5) 没有控制压力大小相同;将切去的半块木块叠放到剩下的半块木块上,重复图甲的实验操作
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素;二力平衡;控制变量法
【点评】
本题围绕“探究影响滑动摩擦力大小因素”展开,重点考查控制变量法的应用、二力平衡原理的运用,以及实验方案的评估与改进,需熟练掌握实验原理与方法,理解控制变量法在实验中的核心作用。
【难度系数】
0.7
【分析】
要解决这道题,需结合滑动摩擦力的影响因素(压力大小、接触面粗糙程度)和二力平衡条件,分别对三种情况的受力进行分析:
1. 比较$ F_2 $和$ F_3 $:滑动摩擦力大小只与压力和接触面粗糙程度有关,乙、丙中整体对水平面的压力均为A、B的总重力(压力相同),接触面粗糙程度相同(材料、水平面均相同),因此整体受到的滑动摩擦力相等;又因为物体做匀速直线运动,推力与滑动摩擦力是平衡力,大小相等,所以$ F_2=F_3 $。
2. 比较$ f_1 $和$ f_2 $:甲中A受到的滑动摩擦力,压力为A的重力;乙中A受到的滑动摩擦力,压力为A和B的总重力。接触面粗糙程度相同,压力越大滑动摩擦力越大,因此$ f_1 < f_2 $。
3. 比较乙、丙中B受到的摩擦力:乙中B与A一起匀速直线运动,B和A之间无相对运动或相对运动趋势,因此B不受摩擦力;丙中B随A一起匀速运动,B与水平面间发生相对滑动,且受到A的压力,因此B受到水平面的滑动摩擦力。所以乙中B受到的摩擦力小于丙中B受到的摩擦力,即$ f_3 < f_4 $。
【解析】
1. 分析$ F_2 $与$ F_3 $的关系:
滑动摩擦力的大小由压力和接触面粗糙程度决定,乙、丙中,整体对水平面的压力$ F_{压乙}=F_{压丙}=G_A+G_B $,接触面粗糙程度相同(A、B材料相同,水平面相同),因此整体受到的滑动摩擦力$ f_{滑乙}=f_{滑丙} $。
由于物体做匀速直线运动,推力与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,即$ F_2=f_{滑乙} $,$ F_3=f_{滑丙} $,故$ F_2=F_3 $。
2. 分析甲、乙中A受到的摩擦力$ f_1 $与$ f_2 $的关系:
甲中,A对水平面的压力$ F_{压甲}=G_A $;乙中,A对水平面的压力$ F_{压乙}'=G_A+G_B $。
接触面粗糙程度相同,压力越大滑动摩擦力越大,因此甲中A受到的滑动摩擦力$ f_1 < f_2 $。
3. 分析乙、丙中B受到的摩擦力$ f_3 $与$ f_4 $的关系:
乙中,B与A一起做匀速直线运动,B和A之间无相对运动或相对运动趋势,所以B不受摩擦力,即$ f_3=0 $;
丙中,B随A一起匀速运动,B与水平面间发生相对滑动,且A对B有压力,水平面粗糙,因此B受到水平面的滑动摩擦力$ f_4>0 $;
故$ f_3 < f_4 $。
【答案】
= < <
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素、二力平衡条件
【点评】
本题考查滑动摩擦力的判断与影响因素,关键是明确不同情景下物体的受力情况,区分“相对运动/趋势”对摩擦力的影响,注意滑动摩擦力与运动速度无关。
【难度系数】
0.6