初中物理探究摩擦力的大小与什么因素有关的实验试题

小强为“探究滑动摩擦力大小（f）与哪些因素有关”，将家里的可调速跑步机传送带调成水平，找来两个相同的长方体木块（每个重G，上表面ABCD面积为2S₀，较光滑；下表面A′B′C′D′较粗糙；侧面CDD′C′面积为S₀，和“下表面”一样粗糙）．用测力计拉着一个木块（其上可加放木块），维持木块在传送带上对地静止并读出拉力T．
为确定f与压力F、接触面粗糙程度、相对运动速度、接触面积大小的关系，小强所做实验记录如下：

步骤	压力F	接触面及面积		粗糙程度	带速	测力计T
1	G	A′B′C′D′	2S0	较粗糙	V0	4N
2	G	A′B′C′D′	2S0	较粗糙	2V0	4N
3	G	ABCD	2S0	较光滑	V0	2N
4	G	CDD′C′	S0	较粗糙	V0	4N
5	2G	ABCD	2S0	较光滑	V0	4N

（1）分析步骤      可知，f与接触面积的大小       ．
（2）为探究f与某因素的关系，控制其它因素不变，这种方法叫       ．
（3）小强“百度”后得知，f=kF（式中符号f、F与上述含义一致），结合以上实验你认为式中的“k”与       （因素）有关．

在初中物理实验中，常常用长方体木块作为实验器材来研究一些问题，现在请你以长方体木块作为实验器材之一，可以适当添加其他辅助器材，设计三个实验来研究或说明相关的物理问题。(力、热、声、光、电均可)

	添加主要器材	主要实验过程	研究或说明的物理问题
示例	细绳、小车	将木块竖放在小车上，用细绳突然 拉动小车向前运动，木块向前倒下。	木块具有惯性
设计一
设计二
设计三

 

在探究摩擦力的大小与什么因素有关的实验中，选用的器材有：正方体木块，读数准确的弹簧测力计，粗糙程度均匀的长木板等．
（1）采用如图甲所示的实验装置测量木块与长木板之间的摩擦力时，发现弹簧测力计示数不稳定，很难读数，其原因是________________________________________．
（2）为解决上述问题，小娟对实验装置进行了改进，用图乙所示的装置进行实验，解决了上述问题，这是因为________________________________________________．

(8分〉在课外实践活动中，小明带了一块已切成长方体的肥皂(如图甲，前后面保留了凹下去的字)做了以下实验。

(1)测肥皂的密度
①小明需要的测量工具是　　　　　、　　　　　
②小明测出了相关物理量，他计算密度的表达式应为　　　　　 (用直接测量的物理量表达)。
③用上面方法测出的密度　　　　　　　　(偏大/偏小)。
(2)探究滑动摩擦力的大小与接触面积大小的关系
小明提出了以下的设计方案：
在肥皂的侧面安装一个拉钩，如图乙，将没有字的一面放在水平桌面上，用弹簧测力计拉着它做匀速直线运动，读出其读数为F₁；
②用小刀将有字的部分削平后放在同一水平桌面上(接触面的粗糙程度与①相同)，如图丙，用弹簧测力计拉着它做匀速直线运动，读出其读数为F₂；
③比较得出结论：若F₁和F₂不等，则说明滑动摩擦力的大小与接触面积大小有关；若 F₁和F₂相等，则说明滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关。
小红认为这个设计方案不妥，你能说出其原因吗?　　　　　　　　　　　　。
提出你的改进方法：　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)小明又制了一些肥皂液，他用吸管向空中吹出肥皂泡时，发现美丽的肥皂泡总是先上升后下降，你能帮助小明解释原因吗?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (2分)

小阳同学在研究滑动摩擦力的大小与压力大小关系的实验中，记录的实验数据如下表所示．请根据表中数据归纳出滑动摩擦力的大小与压力大小的关系：在________________的条件下，f＝________．

接触面	木板
压力F／N	2	4	6	8	10	12
摩擦力f／N	0.4	0.8	1.2	1.6	2.0	2.4

在做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”实验时，某同学用弹簧测力计拉着同一木块在水平木板上做匀速直线运动，实验记录如下表．该实验是为了研究滑动摩擦力与下列哪个因素的关系（　　）

实验次数	木板表面	木块放置	木块运动的快慢	弹簧测力计的示数／N
1	较光滑	平放	很慢	1.8
2	较光滑	平放	较慢	1.8
3	较光滑	平放	较快	1.8

A．接触面压力大小
B．接触面积大小
C．物体的运动速度
D．接触面粗糙程度

在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中。

（1）小明的三次实验情况分别如图20中的甲、乙、丙所示。实验时，用弹簧测力计拉木块在水平木板（或毛巾）上做匀速直线运动，根据＿＿＿＿＿＿知识可知，这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
（2）小明在探究“滑动摩擦力的大小与压力的关系”时，利用图20中甲、乙两组数据比较得出：“压力越大，滑动摩擦力就越大”的结论。你认为他这样对比这两组数据就得出这样的结论对吗？＿＿＿＿＿＿。你的理由是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）请你根据小明这三次实验情况设计一个实验数据记录表格，并填写相关内容
（4）从图20中甲、丙两组数据比较，你能得出的结论是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

已知滑动摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，某实验小组在探究“滑动摩擦力大小与压力大小的关系”的实验中，使用的实验器材有弹簧测力计，木块（有挂钩）、长木板各一个，重为 $1N$的钩码若干。

（1）在长木板上用弹簧测力计沿水平方向拉动木块时，该同学判断弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力大小的依据是　      　

$A$．弹簧测力计示数是否稳定

$B$．木块是否做匀速直线运动

（2）该实验小组改变压力大小进行了多次实验，记录的实验信息和数据如表。

试验次数	1	2	3	4	5	6
接触面粗糙程度
压力 $F/N$	2	3	4	5	6	7
弹簧测力计示数 $P/N$	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2	1.4
滑动摩擦力 $f/N$	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2	1.4

根据表中的数据在图甲的方格纸上画出滑动摩擦力 $f$与压力 $F$的关系。

（3）分析图像得出的探究结论是　　        。

（4）该实验小组又选取了毛巾和棉布，在原有实验器材的基础上继续探究“滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系”实验中，某同学将毛巾平铺在长木板上，如图乙所示，在毛巾上用弹簧测力计水平拉木块时，发现木块下方的部分毛巾随木块一起由静止开始加速运动，便停止实验其他同学帮助他固定毛巾不动后，重新开始实验完成实验后，小组同学分析出部分毛巾随木块一起加速运动的原因是　     　。经讨论后发现还有其他的改进方法也可以解决毛巾随木块一起运动的问题，请写出你的改进方法　      　。

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 $F_N$。

如图所示实验不能得出相应结论的是（　　）

A．	加入肥皂水振荡，泡沫很少、浮渣多，说明试管中的水是硬水
B．	对着玻璃片哈气，玻璃片上出现水雾，说明空气中含有水蒸气
C．	在装满水的烧杯中向下按易拉罐，溢出水越多，手受到的压力越大，说明物体排开水的体积越大，物体受到的浮力越大
D．	在材料、粗糙程度相同的水平面上匀速拉物体，物体越重，拉力越大，说明在其他条件不变时，压力越大，滑动摩擦力越大

在做"研究影响滑动摩擦力大小的因素"的实验中，同学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；②接触面的粗糙程度。根据猜想，同学们设计了如图甲、乙、丙所示的实验：

（1）用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做匀速直线运动，根据 　　的知识可知，弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力大小相等。如图甲所示，木块受到的摩擦力大小为 　　 $N$ 。

（2）通过比较 　　两图，可验证猜想①；通过比较 　　两图，可验证猜想②。进一步归纳得出结论：接触面所受的压力越 　　（选填"大"或"小" $)$ ，接触面越 　　（选填"光滑"或"粗糙" $)$ ，滑动摩擦力越大。

（3）有同学提出滑动摩擦力的大小还可能与接触面积有关，于是设计了以下两种实验方案：

A．	$A.$ 将木块竖直切去一半，如图丁，重复（1）的操作过程，比较图甲和图丁
B．	$B.$ 将木块侧放，如图戊，重复（1）的操作过程，比较图甲和图戊

你认为合理的实验方案是 　　（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 。

如图所示，是某实验小组用弹簧测力计、木块、砝码、长木板和毛巾探究"影响滑动摩擦力大小的因素"的实验。

（1）实验过程中，应拉着木块在木板上做 　      　运动，弹簧测力计的示数如图甲所示，则木块受到的滑动摩擦力大小为 　      　N。

（2）对比甲、乙两次实验，是为了探究滑动摩擦力的大小与 　      　的关系。在图甲中，若拉着木块以比原来更大的速度运动，木块所受摩擦力的大小将 　      　（选填"变大""变小"或"不变"）。

（3）实验小组想进一步探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，进行了如图丙所示的实验，当弹簧测力计示数达到最大值时仍没拉动木块，为了使用现有实验器材顺利完成此实验探究，可采取的办法是： 　      　。

小明在“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中，如图所示。

（1）根据 　     　条件，当弹簧测力计沿水平方向拉着木块做 　     　运动时，木块所受滑动摩擦力的大小等于拉力的大小，如图甲所示。

（2）小明在图甲实验中发现较难保持木块匀速运动，弹簧测力计示数不稳定。于是，他与同学们一起改进实验，如图乙所示，固定弹簧测力计，通过拉动长木板进行实验，实验记录如表，则木块所受的滑动摩擦力大小为 　     　N。

实验次数	长木板运动情况	弹簧测力计示数/N
1	匀速	2.0
2	由慢到快	2.0
3	由快到慢	2.0

（3）写出用图乙装置的一条优点：　     　。

在"探究影响滑动摩擦力大小的因素"的实验中：

（1）小明将装有部分文具的文具盒，置于水平桌面上如图甲所示，用弹簧测力计水平方向拉动文具盒，使其做匀速直线运动，这时利用 　      　的原理测出滑动摩擦力的大小；

（2）实验过程中小明发现保持文具盒做匀速直线运动很困难，他与同组成员讨论后，改用图乙装置进行实验，将弹簧测力计水平固定，在文具盒与桌面之间垫一块表面粗糙的木板，当小明用8N的力拉出木板时，弹簧测力计示数是2N，他这样做实验的好处是 　      　；

（3）接着，小明又将橡皮、改正液等物品放入文具盒，重复上述实验，若小明仍用8N的力拉出木板时，弹簧测力计的示数为3N，则此时文具盒与本板之间的摩擦力为 　      　N。

为了探究滑动摩擦力大小与什么因素有关，小夏设计了如图所示实验（实验所用棉布比木板表面粗糙）。

（1）实验过程中，弹簧测力计应沿水平方向拉着物块做 　      　运动，根据 　      　知识，可知滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。

（2）在这四次实验中，滑动摩擦力最小的是 　      　（选填"甲"、"乙"、"丙"或"丁"）。

（3）比较甲、乙两次实验，是为了探究滑动摩擦力大小与 　      　是否有关；比较乙、丙两次实验，是为了探究滑动摩擦力大小与 　      　是否有关。

（4）比较甲、丁两次实验，发现甲实验中弹簧测力计的示数大于丁实验中弹簧测力计的示数，小夏由此得出结论：滑动摩擦力大小与接触面积的大小有关。你认为他的结论是 　      　的（选填"正确"或"错误"），理由是 　      　。

（5）小夏对实验装置进行改进后，如图戊所示，当他再进行实验时，发现效果更好。请你说出改进后的优点是 　      　（写出一条即可）。