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压力越大,滑
动摩擦力越大
当压力大小相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大
滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关
压力大小
接触面的粗糙程度
接触面
压力
增大压力;增大接触面的粗糙程度;变滚动为滑动
鞋底的花纹;自行车刹车时用力捏闸;轮胎的花纹
减小压力;减小接触面的粗糙程度;变滑动为滚动;使接触面彼此分离
给自行车轴加润滑油;行李箱底部装滚轮;冰壶比赛中刷冰面
通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦
通过增大压力来增大摩擦
通过变滑动为滚动来减小摩擦
通过使接触面彼此分离来减小摩擦
摩擦
滑动
滚动
滑动摩擦力
增大
B
D
【分析】
这是一道探究滑动摩擦力大小影响因素的实验题,解题思路如下:
1. 猜想环节:结合生活经验,比如在粗糙地面推箱子更费力、推重箱子更费力,以及接触面积可能带来的影响,可猜想滑动摩擦力与压力大小、接触面粗糙程度、接触面积大小有关。
2. 实验方法:由于滑动摩擦力可能受多个因素影响,要研究其中一个因素的作用,需控制其他因素不变,采用控制变量法。
3. 变量控制:改变接触面粗糙程度可通过更换不同粗糙程度的接触面实现;改变压力可通过在物体上添加重物(如钩码)或用不同大小的力按压物体来实现。
4. 实验数据分析:分析多组实验数据时,需对比变量和不变量,①②③组接触面粗糙程度相同,压力不同,据此得出压力对摩擦力的影响;①⑥⑦组压力相同,接触面粗糙程度不同,得出粗糙程度的影响;③④⑤组压力和粗糙程度相同,接触面积不同,摩擦力不变,得出接触面积无关的结论。
5. 最后归纳滑动摩擦力的决定因素,完成小结。
【解析】
1. 猜想:滑动摩擦力的大小可能与压力大小、接触面的粗糙程度、接触面积大小有关。
(1) 要研究滑动摩擦力跟其中一个因素的关系,应采用控制变量法,因为该方法能控制其他因素不变,只改变目标研究因素,从而探究其对滑动摩擦力的影响。
(2) 改变接触面的粗糙程度:可以更换不同粗糙程度的接触面(如在桌面上分别铺上毛巾、棉布,或直接用光滑桌面)。
(3) 改变物体对接触面的压力:可以在物体上添加钩码(或用大小不同的力将物体按压在接触面上)。
2. 实验结论:
比较①、②、③次实验数据,接触面粗糙程度相同,压力逐渐增大,滑动摩擦力也增大,得出结论:当接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
比较①、⑥、⑦次实验数据,压力大小相同,接触面粗糙程度逐渐增大,滑动摩擦力也增大,得出结论:当压力大小相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
比较③、④、⑤次实验数据,压力和接触面粗糙程度相同,接触面积不同,滑动摩擦力大小几乎不变,得出结论:滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关。
3. 交流与小结:
滑动摩擦力大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关。压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;接触面的粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。
【答案】
滑动摩擦力的大小可能与压力大小、接触面的粗糙程度、接触面积大小有关;
(1) 控制变量;
(2) 更换不同粗糙程度的接触面(如桌面、毛巾、棉布等);
(3) 在物体上添加钩码(或用大小不同的力按压物体);
当接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;
当压力大小相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关;
压力大小、接触面的粗糙程度;接触面;压力
【知识点】
控制变量法、滑动摩擦力的影响因素
【点评】
本题是探究滑动摩擦力影响因素的经典实验题,核心考查控制变量法的应用,通过设计实验、分析实验数据培养学生的实验探究与归纳总结能力,帮助学生理解滑动摩擦力的决定因素,是力学中的基础重点实验内容。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先回忆影响滑动摩擦力的核心因素:压力大小和接触面的粗糙程度,同时摩擦的类型(滑动、滚动)以及接触面是否分离也会影响摩擦力大小。
1. 对于增大有益摩擦,从增大摩擦的方向思考:一是增大压力,压力越大摩擦力越大;二是增大接触面的粗糙程度,粗糙程度越高摩擦力越大;三是变滚动为滑动,滑动摩擦大于滚动摩擦,再结合生活场景列举对应实例。
2. 减小有害摩擦则从相反方向及特殊方法入手:减小压力、减小接触面粗糙程度、变滑动为滚动、使接触面彼此分离(如加润滑剂),同样结合生活实例验证。
3. 分析课本图示时,根据每个图的具体操作,结合增大或减小摩擦的方法判断对应的原理。
4. 实验中,书匀速前进时拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,因此橡皮筋伸长的长度可体现摩擦力大小;垫圆柱形笔是通过变滑动为滚动减小摩擦,同时加润滑剂、使接触面分离也能减小摩擦。
【解析】
1. 增大有益摩擦的方法:增大压力;增大接触面的粗糙程度;变滚动为滑动。
生活中增大有益摩擦的实例:鞋底的花纹;自行车刹车时用力捏闸;轮胎的花纹。
2. 减小有害摩擦的方法:减小压力;减小接触面的粗糙程度;变滑动为滚动;使接触面彼此分离。
生活中减小有害摩擦的实例:给自行车轴加润滑油;行李箱底部装滚轮;冰壶比赛中刷冰面。
3. 图(a):通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。
图(b):通过增大压力来增大摩擦。
图(c):通过变滑动为滚动来减小摩擦。
图(d):通过使接触面彼此分离来减小摩擦。
4. 该实验中橡皮筋伸长的长度可以体现出摩擦力的大小。
结论:加润滑剂、变滑动为滚动也可以减小摩擦。
【答案】
1. 增大压力;增大接触面的粗糙程度;变滚动为滑动;鞋底的花纹、自行车刹车时用力捏闸、轮胎的花纹
2. 减小压力;减小接触面的粗糙程度;变滑动为滚动;使接触面彼此分离;给自行车轴加润滑油、行李箱底部装滚轮、冰壶比赛中刷冰面
3. 通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦;通过增大压力来增大摩擦;通过变滑动为滚动来减小摩擦;通过使接触面彼此分离来减小摩擦
4. 摩擦;滑动;滚动
【知识点】
增大/减小摩擦的方法;摩擦力的影响因素
【点评】
本题围绕摩擦力的影响因素,全面考查增大和减小摩擦的方法,结合生活实例、课本图示及动手实验,注重物理知识与生活实际的联系,帮助学生理解摩擦在生活中的应用,培养从物理原理出发分析实际问题的能力。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先,我们需要区分不同类型的摩擦力:静摩擦力是物体有相对运动趋势但未发生相对滑动时的摩擦力,滑动摩擦力是物体发生相对滑动时的摩擦力,滚动摩擦力是物体滚动时的摩擦力。小明来回擦拭桌面时,抹布与桌面之间发生了相对滑动,所以可判断此时的摩擦力类型。其次,回忆影响滑动摩擦力大小的因素:压力大小和接触面的粗糙程度。加大用力时,抹布对桌面的压力增大,在接触面粗糙程度不变的情况下,滑动摩擦力会增大,这样能更有效地擦除顽固污渍。
【解析】
1. 当抹布来回擦拭桌面时,抹布与桌面之间发生相对滑动,根据滑动摩擦力的定义,此时抹布受到桌面的摩擦力是滑动摩擦力。
2. 滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面粗糙程度有关,在接触面粗糙程度不变时,加大用力可以增大抹布对桌面的压力,从而增大摩擦力,便于擦除顽固污渍。
【答案】
滑动摩擦力;增大
【知识点】
滑动摩擦力的判断、影响滑动摩擦力的因素
【点评】
本题结合生活中的常见场景,考查摩擦力的基础知识点,要求学生能准确区分摩擦力的类型,并掌握改变滑动摩擦力大小的方法,将物理知识与生活实际紧密结合,难度较低,注重基础知识的应用。
【难度系数】
0.8
【分析】
要判断各选项的正误,需明确滑动摩擦力的产生条件和大小影响因素:
1. 滑动摩擦力的产生需同时满足三个条件:接触面粗糙、两物体间存在压力(相互挤压)、两物体发生相对滑动;
2. 滑动摩擦力的大小公式为$ f = μ N $($ μ $为接触面粗糙程度,$ N $为物体间的压力),可知其大小仅与接触面粗糙程度和压力有关,与接触面积、滑动速度无关。
接下来逐个分析选项:
选项A:滑动摩擦力大小与接触面积无关,因此接触面积越大,滑动摩擦力不一定越大,A错误;
选项B:当接触面粗糙程度$ μ $一定时,根据公式$ f = μ N $,压力$ N $增大,滑动摩擦力$ f $随之增大,B正确;
选项C:仅接触面粗糙,若两物体间无压力或未发生相对滑动,不会产生滑动摩擦力,C错误;
选项D:滑动摩擦力大小与滑动速度无关,不会随速度变大而变大,D错误。
【解析】
根据滑动摩擦力的相关知识分析各选项:
A选项:滑动摩擦力的大小与接触面积无关,接触面积的变化不会改变滑动摩擦力大小,故A错误;
B选项:滑动摩擦力大小公式为$ f = μ N $,当接触面粗糙程度$ μ $一定时,压力$ N $越大,滑动摩擦力$ f $越大,故B正确;
C选项:滑动摩擦力产生的条件是接触面粗糙、存在压力、发生相对滑动,仅接触面粗糙,缺少另外两个条件时,不会产生滑动摩擦力,故C错误;
D选项:滑动摩擦力大小与物体滑动速度无关,速度变化不影响滑动摩擦力大小,故D错误。
【答案】
B
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素、滑动摩擦力的产生条件
【点评】
本题考查滑动摩擦力的基本概念,重点考查滑动摩擦力的产生条件和大小影响因素,易混淆点在于误将接触面积、滑动速度当作滑动摩擦力的影响因素,需牢记滑动摩擦力的公式和产生条件,避免概念混淆。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先我们需要明确每个选项中力的特点:
1. 重力是物体由于地球吸引而受到的竖直向下的力,与拉开书本的水平方向运动无关,所以A选项不符合;
2. 弹力是物体发生弹性形变时产生的力,本题中拉开书本的阻碍力并非来自书页的弹性形变,B选项排除;
3. 压力是垂直作用在接触面上的力,它是产生摩擦力的条件之一,但本身不会直接阻碍书本被拉开,C选项不对;
4. 当拉书时,书页之间有相对运动趋势,且书页接触面粗糙、存在压力,会产生较大的静摩擦力,这个摩擦力阻碍书本被拉开,所以很难拉开,符合题意的是D选项。
【解析】
对各选项逐一分析:
A. 重力方向竖直向下,与拉开书本的水平方向的力无关,不能阻碍书本拉开,故A错误;
B. 弹力是物体发生弹性形变产生的力,本题中阻碍书本拉开的力不是弹力,故B错误;
C. 压力是垂直于接触面的力,它是产生摩擦力的条件,但本身不会阻碍书本的相对运动,故C错误;
D. 书页交叉叠放后,书页间接触面粗糙,且存在压力,拉书时书页间有相对运动趋势,会产生较大的静摩擦力,阻碍书本被拉开,所以很难拉开,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
静摩擦力的应用
【点评】
本题考查对不同类型力的区分,重点理解摩擦力的产生条件(接触面粗糙、相互挤压、有相对运动或相对运动趋势),生活中很多类似的现象都是利用摩擦力来实现的,比如这个交叉叠放的书本,通过增加接触面数量来增大摩擦力。
【难度系数】
0.8