初中物理探究摩擦力的大小与什么因素有关的实验试题

小明利用图甲所示装置，探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关。

（1）实验时，小明将木块放在水平木板上，弹簧测力计沿水平方向拉动木块，并使木块做　        　运动。实验时，小明记录的部分数据如下表所示。

序号	木块放置情况	接触面情况	压力 $/N$	弹簧测力计示数 $/N$
1	平放	木板	6	1.2
2	平放	木板	8	1.6
3	平放	木板	10	2.0
4	平放	棉布	6	1.8
5	平放	毛巾	6	3.0

（2）分析序号　        　三组数据可知：滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关，滑动摩擦力 $f$与接触面所受压力 $F$的关系是　         　。

（3）小明在另一次实验中，由静止拉动木块直到木块匀速滑动的过程中得到拉力 $F$随时间 $t$变化的关系，如图乙所示，其中 $0~4s$木块处于静止状态。分析图象可知，小明用 $2.1N$的水平拉力拉静止的木块时，木块所受摩擦力为　      　 $N$；若使木块由静止开始运动，至少要用　   　 $N$的水平力拉木块；若水平拉力为 $3N$，木块所受的摩擦力为　    　 $N$。

如图所示，是某兴趣小组在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”时设计的实验装置。长滑板放在紧靠竖直墙壁的水平实验桌上，弹簧测力计左端通过细绳连接金属物块 $P$，右端固定在墙上。在水平外力 $F$的作用下，将长滑板从物块 $P$的底下水平向左抽出。

方案一：保持物块 $P$对长滑板的压力不变，更换不同材料的长滑板，重复多次实验，得到的实验数据如表1；

方案二：保持长滑板的材料不变，在物块 $P$的上表面增减砝码，重复多次实验，得到的实验数据如表2。

表1

长滑板、 $P$材料	木块 $-$金属	金属 $-$金属	皮革 $-$金属	橡胶 $-$金属	$\dots$
弹簧测力计的示数 $\left(N\right)$		3.2	3.6	3.9	$\dots$

表2

材料	橡胶 $--$金属
物块 $P$对长滑板的压力大小 $\left(N\right)$	13	15	17	19	$\dots$
弹簧测力计的示数 $\left(N\right)$	3.9	4.5	5.1	5.7	$\dots$

根据以上数据回答以下问题：

（1）弹簧测力计对物块 $P$的拉力大小等于物块 $P$受到的滑动摩擦力，理由是　　；

（2）表1中当使用木块与金属做实验时，弹簧测力计的示数如图所示，则物块 $P$所受到的滑动摩擦力为　　 $N$；

（3）分析表1、表2中的实验数据，你能得到的结论是　　；

（4）在现实的生产与生活中，许多摩擦对我们是有用的，请你联系生活实际，试例举一个增大有用摩擦的实例，并说明是通过采取什么措施来增大摩擦的：　　。

在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中：

（1）如图甲所示，实验中为了测量滑动摩擦力大小，应用弹簧测力计沿水平方向　　拉动木块，测得的实验数据如下：

序号	接触面	压力 $/N$	滑动摩擦力 $/N$
1	木块与木板	4.0	0.8
2	木块与木扳	5.0	1.0
3	木块与砂纸	4.0	1.2

分析　　（选填序号）两次实验数据，可以得出滑动摩擦力大小与接触面压力的关系，它们的关系为：

　　；

（2）一个实验小组对测量摩擦力大小的方案进行了改进：将轻质弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块，木块下面是一长木板。如图乙所示，实验时拉着长木板沿水平方向向右运动，读出弹簧测力计示数即可测出木块所受摩擦力大小，这种改进的好处是　　（写出一种即可）。

在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，实验装置如图1所示。

（1）用弹簧测力计水平拉着物体在长木板上做　　运动，由　　的知识可知，物体所受滑动摩擦力的大小与弹簧测力计的拉力大小相等，从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。改变木块上砝码的数量，测出滑动摩擦力；在长木板上铺上棉布，重复以上实验，将所有实验数据记录在表格中。第5次实验时，弹簧测力计的读数是　　 $N$，如图（戊 $)$所示；

实验次数	砝码的个数	接触面材质	弹簧测力计的读数 $/N$
1	0	木块 $-$长木板	0.3
2	1	木块 $-$长木板	0.4
3	2	木块 $-$长木板	0.5
4	0	木块 $-$棉布	0.6
5	1	木块 $-$棉布
6	2	木块 $-$棉布	1.0

（2）由甲和丁，乙和戊，丙和己三组数据得出实验结论：接触面所受压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；由甲、乙、丙组数据得出实验结论：　　；

（3）有同学设计了另一种实验方案如图2所示，请说一说这个方案的好处：　　。（说出一条即可）

实验小组要探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”，他们猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有：

①接触面所受的压力大小；

②接触面的粗糙程度；

③接触面积的大小。

通过图所示实验操作验证这些猜想：

（1）实验中应该用弹簧测力计水平　　拉动木块在长木板上滑动，这样做是根据　　的知识得出拉力等于摩擦力，从而测出木块所受的摩擦力的大小。

（2）如果要验证猜想②，应该选择　　两幅图所示的实验步骤来操作，根据图中弹簧测力计的示数可得出结论：在其他因素相同的情况下，　　，滑动摩擦力越大。

（3）要验证猜想③，将木块切去一半，重复甲的操作过程，如图丁所示。比较甲和丁的实验结果，于是小明得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。你认为他的结论　　（填“可靠”或“不可靠” $)$，理由是　　。

某同学在研究滑动摩擦力时，先后做了如下两次实验：

实验一：将重为 $G$的物块 $A$放在一水平溥木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动物块，使它在木板上匀速运动，如图甲所示。读出弹簧测力计示数为 $F_0$；

实验二：再将上述木板一端垫起，构成一个长为 $s$、高为 $h$的斜面；然后用弹簧测力计沿斜面拉动物块 $A$，使它在斜面上匀速向上运动，如图乙所示。读出弹簧测力计的示数为 $F_1$，请你结合实验过程，运用所学知识解答如下问题（阅读图丙）

（1）画出物块 $A$在斜面上运动时对斜面的压力 $F_N$的示意图；

（2）求出物块 $A$对斜面的压力 $F_N$。

小明在探究影响滑动摩擦力大小的因素时，提出了如下猜想：

猜想一：滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关

猜想二：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关

猜想三：滑动摩擦力的大小与接触面积有关

为了验证猜想，准备了如下器材：弹簧测力计、长木板、长方体木块和砝码。

他利用上述器材进行了如下实验：

①将木块平放在长木板上组装成如图1所示的装置。匀速拉动长木板，记下弹簧测力计的示数。

②在木块上加砝码，如图2所示。匀速拉动长木板，记下弹簧测力计的示数。

完成下列任务：

（1）在图3中画出长木板被匀速拉动时（木块相对桌面静止），长木板在水平方向上的受力示意图。

（2）通过实验步骤①②可验证猜想　一　。

（3）要完成对“猜想三”的验证，需在实验步骤①的基础上进一步实验，请你写出下一步的实验方案。

小东要探究“影响滑动摩擦力大小的因素”，他猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有：（1）接触面所受的压力大小；（2）接触面的粗糙程度。

接下来小东通过如图所示实验操作验证他的猜想：

（1）实验要求用弹簧测力计水平拉动木块做　　运动，根据　　的原理，可知此时摩擦力与拉力大小相等，否则弹簧测力计的示数不等于摩擦力

（2）比较甲、乙两次实验，可以得出结论：当接触面的粗糙程度一定时，　　，滑动摩擦力越大

（3）比较　　两次实验，可以得出结论：当压力大小一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大

（4）实验中运用的实验研究方法是　　。

如图所示的甲、乙两次实验中，分别用弹簧测力计水平拉动同一长方体木块，使其在同水平木板上做匀速直线运动，这是为了探究滑动摩擦力大小与接触面的　面积大小　的关系，甲图中木块受到的滑动摩擦力大小是　　 $N$。

如图所示是“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置。

（1）甲、乙、丙三次实验分别用弹簧测力计水平拉动木块，使其做　　运动。

（2）图甲中木块受到的滑动摩擦力大小为　　 $N$，请画出图甲中木块所受滑动摩擦力的示意图。

（3）比较甲、乙两次实验，可以研究滑动摩擦力的大小与　　的关系。

（4）北方城市常常在下大雪后将煤渣均匀的铺在地面上来增大摩擦，这是应用　　两次实验得出的结论。

某实验小组认为滑动摩擦力的大小可能与接触面积和压力的大小有关。为了检验猜想是否正确，他们用同一套器材做了如图所示的三次实验：

①用弹簧测力计匀速拉动木块使它沿水平木板滑动，弹簧测力计的示数为 $F_1$。

②改变木块与木板的接触面积，重做上述实验，弹簧测力计的示数为 $F_2$。

③在木块上加放砝码，用弹簧测力计匀速拉动木块使它沿水平木板滑动，弹簧测力计的示数为 $F_3$。

发现： $F_1=F_2<F_3$。

（1）比较　    　（填实验序号）两次实验可以初步验证滑动摩擦力的大小与压力的关系。

（2）实验结果初步表明，滑动摩擦力的大小与压力有关，与接触面积　      　。

（3）实验中，如果弹簧测力计的示数不稳定，可能的原因是　       　（填选项序号）。

$A$．木板过长

$B$．木块运动速度太大

$C$．弹簧测力计的分度值太大

$D$．木板的粗糙程度不均匀。

某实验小组为了研究影响滑动摩擦力大小的因素，设计了如图甲所示的实验方案，实验操作如下：

①用弹簧测力计测出滑块的重力，滑块和钩码的总重记作 $G$；

②将放有钩码的滑块放到平板小车的水平接触面上，通过水平细线和弹簧测力计相连，向左拉动平板小车，待弹簧测力计示数稳定后读出示数 $F$；

③多次改变滑块上的钩码的个数并重复步骤②，记录相应的数据如下表所示；

④仅更换表面不同的平板小车，重复上述实验步骤。

接触面	钩码个数	滑块和钩码总重量 $G/N$	弹簧测力计示数 $F/N$
接触面一	1	1.5	0.6
	2	2.0	0.8
	3	2.5	1.0
接触面二	1	1.5	0.9
	2	2.0	1.2
	3	2.5	1.5

（1）此实验是根据　       　原理测出了滑动摩擦力的大小。

（2）根据表中的数据在图乙中画出该滑块分别在两个接触面上受到的滑动摩擦力 $f$与对应压力 $F_N$关系的图象。

（3）由图象可知，滑块对接触面的压力变大，滑块受到的滑动摩擦力将　     　（选填“变大”、“不变”或“变小”）；接触面　　       （选填“一”或“二”）的表面更粗糙。

（4）此实验中是否必须匀速拉动小车？　        　（选填“是”或“否”）

如图是小宇“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验操作过程，铁块和木块的大小、形状完全相同，木块表面比铁块表面粗糙。

（1）实验中，小宇用弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动物块，根据　       　，可知滑动摩擦力大小等于弹簧测力计对物块的拉力。

（2）比较甲、乙两图，可以得出的结论是　       　

（3）乙、丙两图中铁块和木块叠放在一起的目的是　      　相同，比较乙、丙两图可得滑动摩擦力大小还与接触面的粗糙程度有关。

在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中。

（1）如图所示，为测出滑动摩擦力大小，三次实验中均用弹簧测力计沿水平方向　　拉动木块 $A$，弹簧测力计的示数 $F_1<F_2<F_3$，图中 $F_3$为　　 $N$。

（2）丙图中，若增大弹簧测力计的拉力，此时木块 $A$所受滑动摩擦力　　（变大 $/$变小 $/$不变），木块 $A$上面的砝码　　（受 $/$不受）摩擦力。

（3）比较　　两幅图，可得出：压力相同时，接触面越粗糙滑动摩擦力越大。

做“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中，读取弹簧测力计示数应在木块 $($　　 $)$

A．未被拉动时B．刚被拉动时

C．匀速直线运动时D．刚刚停止运动