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匀速直线
等于
压力
(b)、(c)
错误
没有控制压力相同


块在水平方向上还受到摩擦力的作用
不能
两个力不在同一直线上能否
平衡

【分析】
1. 第(1)问:要测量滑动摩擦力大小,需利用二力平衡原理,当物块做匀速直线运动时,水平方向上拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,因此要沿水平方向匀速直线拉动物块,此时滑动摩擦力等于弹簧测力计示数。
2. 第(2)问:对比(a)、(b),接触面粗糙程度相同,(b)中物块增加了砝码,压力更大,弹簧测力计示数更大,说明滑动摩擦力更大,由此得出接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
3. 第(3)问:探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系,需控制压力相同、改变接触面粗糙程度,图(b)、(c)满足该控制变量要求。
4. 第(4)问:探究滑动摩擦力与接触面积的关系时,需控制压力和接触面粗糙程度相同,图(a)、(d)未控制压力相同,因此结论错误。
5. 第(5)问:拉动长木板B向右时,物块A相对于B向左运动,滑动摩擦力方向与相对运动方向相反,故物块A所受滑动摩擦力方向向右。
【解析】
(1) 根据二力平衡条件,实验过程中要用弹簧测力计沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,此时物块水平方向受拉力与滑动摩擦力一对平衡力,滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2) 图(a)、(b)接触面粗糙程度相同,(b)中物块对接触面的压力更大,滑动摩擦力更大,可得:在接触面的粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(3) 要探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系,需控制压力相同,对比图(b)、(c)两次实验,符合控制变量要求,可得出相应结论。
(4) 比较图(a)、(d)两次实验,小明的结论是错误的,理由是没有控制压力相同,不符合控制变量法的要求,无法得出滑动摩擦力与接触面积的关系。
(5) 拉动长木板B向右运动时,物块A相对于B向左运动,滑动摩擦力方向与相对运动方向相反,故物块A所受滑动摩擦力的方向向右。
【答案】
(1) 匀速直线;等于
(2) 压力
(3) (b)、(c)
(4) 错误;没有控制压力相同
(5) 右
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素、二力平衡条件、控制变量法
【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和二力平衡原理的理解,实验中需严格控制变量才能得出正确结论,是力学实验的常考内容,有助于加深对滑动摩擦力规律的掌握。
【难度系数】
0.6
【分析】
1. 第(1)问:思考木块在拉力不等时仍静止的原因,根据受力分析,木块在水平方向除了两个拉力外,还受到桌面的摩擦力,摩擦力抵消了拉力的差值,使木块保持静止,所以不能直接得出错误结论,需考虑摩擦力的影响。
2. 第(2)问:回忆二力平衡的条件,其中一个条件是两个力要作用在同一直线上。小卡片翻转角度后,两个拉力不在同一直线,松手后卡片会转动,无法平衡,这一步实验就是为了探究“两个力不在同一直线上能否平衡”。
3. 第(3)问:判断滑轮高度不同是否影响实验,只要绳子对小卡片的拉力满足二力平衡的条件(大小相等、方向相反、作用在同一直线、同一物体),小卡片就能平衡,滑轮高度不影响拉力的方向和大小,所以该装置可以使用。
【解析】
(1)图(a)中,木块左右拉力大小不等却保持静止,是因为木块与桌面之间存在摩擦力,摩擦力与两个拉力的合力相互平衡,抵消了拉力的差值,所以木块不会运动,不能得出错误结论。
(2)将小卡片翻转角度后,小卡片受到的两个拉力不在同一直线上,不满足二力平衡的“同一直线”条件,松手后小卡片会转动,不能平衡。此步骤的实验目的是探究两个力不在同一直线上时能否平衡。
(3)图(c)中,滑轮高度不同,但绳子对小卡片的拉力依然满足大小相等、方向相反、作用在同一直线上且作用在同一物体上,符合二力平衡的全部条件,因此实验时能采用该装置。
【答案】
(1)木块受到桌面的摩擦力作用
(2)不能;两个力不在同一直线上能否平衡
(3)能
【知识点】
二力平衡条件;摩擦力的影响;实验变量控制
【点评】
本题通过不同实验装置探究二力平衡的条件,需要注意实验中额外力(如摩擦力)对实验的干扰,同时深入理解二力平衡四个条件的必要性,学会分析实验装置的合理性。
【难度系数】
0.6