1、实验08 探究滑动摩擦力大小影响因素实验解析版实验剖析实验八、探究滑动摩擦力大小影响因素【实验目的】：探究影响滑动摩擦力大小的因素有哪些【实验方法】: 控制变量法和转换法：在本实验中,影响滑动摩擦力的因素有多个,所以实验探究过程中我们要用控制变量法,在研究滑动摩擦力与压力之间的关系时,要保持接触面的粗糙程度等因素不变,而在研究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系时,要保持压力等因素不变。【实验原理】: 二力平衡；通过水平方向匀速拉动木块，使木块处于平衡状态，即二力平衡，从而间接测出摩擦力的大小。（转换法）【提出猜想】: 影响滑动摩擦力的因素可能有，接触面所受的压力、接触面的粗糙程度。【实验器材】
2、：木块、弹簧测力计、表面粗糙程度不同的长木板三块、砝码。【实验步骤】：用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。在木块上面放一个砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的摩擦力。换用材料相同，但表面粗糙的长木板，保持木块上的砝码不变，测出此种情况下的摩擦力。【实验结论】：滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。【实验补充】：1. 因为弹簧测力计本身有重量，为了保证水平拉力，牵引木块时，要握住弹簧测力计的外壳；使木块在水平面上做匀速直线运动
3、的关键是拉力要均匀，集中注意力盯住弹簧测力计的指针，一直拉到底，在指针不颤动时读数。2.实验拓展：验证“滑动摩擦力的大小还可能与接触面积有关”。方法：把木块侧放，改变和木板的接触面积，保持对木板的压力不变、接触面的粗糙程度不变，测出此时木块与长木板之间的摩擦力。决定摩擦力大小的因素中没有“接触面积”，物体间摩擦力的大小跟接触面的“大小”无关，而是跟接触面的“粗糙程度”有关。【考点方向】：1、本实验体现两个物理研究方法：控制变量法和转换法。 2、摩擦力大小测量具体操作：把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计水平拉木块，使木块匀速运动，读出这时的拉力就等于滑动摩擦力的大小。3、测量摩擦力大小是依据：
4、二力平衡的知识来进行的。4、实验中出现误差的原因：用手拉动弹簧测力计，很难控制匀速直线运动，可以让弹簧测力计一端固定，另一端勾住木块，将木块水平放置在长木板上，然后直接如图所示拖动长木板，从而读出示数。5、实验结论：接触面粗糙程度相同时，压力越大滑动摩擦力越大；压力相同时，接触面越粗糙滑动摩擦力越大。该研究采用了控制变量法。5、转换法应用：通过拉力的大小来反映摩擦力的大小。6、在木块移动时，如果提高拉力，木块受到的摩擦力大小会 不变 。7、由前两结论可概括为：滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。实验还可研究滑动摩擦力的大小与接触面大小、运动速度，拉力大小等无关。8、实验需要多次测
5、量，得出多组数据的目的是：避免实验偶然性，得出普遍规律。9、如果在木块移动过程中，不是匀速滑动而是加速滑动，弹簧测力计测出的结果比真实值要偏大。经典母题在学习摩擦力时，小强猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有：接触面所受的压力； 接触面的粗糙程度 他通过做如图所示实验，并记录实验数据：实验次序接触面压力弹簧测力计的读数1木板面4 N0.6 N2木板面6 N0.9 N3毛巾面6 N3 Na.如图甲，在木板上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，从而测出木块与长木板的滑动摩擦力；b如图乙，在木块上加一砝码，从而改变木块对长木板的压力，测出此情况下的滑动摩擦力c如图丙，在木板上铺上毛巾，从而改变木块与长木板
6、接触面的粗糙程度，保持木块上的砝码不变，测出此情况下的滑动摩擦力(1)以上实验中，用弹簧测力计水平拉动木块，使其做匀速直线运动，根据_知识可知滑动摩擦力大小等于拉力大小在第1次实验中，滑动摩擦力为0.5 N，若拉力增大到2 N时，木块做加速运动时，滑动摩擦力为_N.(2)实验中采用的主要探究方法是： 。(3)比较第1、2次实验得出结论： _。(4)比较第2、3次实验得出结论：_ _。(5)你认为该实验最难控制的因素是： 。(6)如图丁所示，小强还利用以上器材来研究木块受到的滑动摩擦力他水平拉动木板向右加速运动的过程中，木块相对地面保持静止，木块受到木板的摩擦力大小_(填“大于”“等于”或“小于
7、”)弹簧测力计的读数，方向是_.(7)在图乙和图丙实验中，拉动木块和砝码匀速移动，此时砝码受到的摩擦力是 N。(8)小强认为如果该实验不在水平桌面上，而改为一端抬高的斜面上也能完成实验探究你同意他的说法吗？为什么？ 、 。【答案】 (1). 二力平衡 ；0.6；(2)控制变量法；(3)在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大； (4)在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；(5)难以控制匀速拉动木块；(6) 等于；水平向右；(7) 0；(8)不同意；因为该实验的关键是利用二力平衡的来测出摩擦力，水平面受到摩擦力和弹簧测力计拉力，改为斜面后，会受到重力的影响，难以直接测出摩擦力的大小
8、。【解析】（1）在以上实验中，用弹簧测力计水平拉动木块，使其做匀速直线运动，根据二力平衡知识可知滑动摩擦力大小等于拉力大小。根据表格数据知，在第1次实验中，滑动摩擦力为0.6N；因为滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关，当压力和接触面都不变时，摩擦力大小不变，所以拉力增大到2N，木块做加速运动时，滑动摩擦力仍为0.6N。（2）影响摩擦力大小的因素有两个，压力大小和接触面的粗糙程度，所以研究某一个因素对摩擦力影响的时候要控制其他物理量相同，称为控制变量法。（3）比较第1、2次实验，接触面相同，压力越大时，弹簧测力的示数越大，所以可得出结论为：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；（
9、4）比较第2、3次实验，压力相同，接触面越粗糙时，弹簧测力的示数越大，所以可得出结论：在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。（5）实验是依据二力平衡的知识来测量摩擦力的，二力平衡需要匀速拉动木块，手动匀速拉动存在不稳定因素，比较难以控制实现匀速。（6）如图丁所示，小强还利用以上实验器材来研究木块所受到的滑动摩擦力。他水平拉动木板向右加速运动的过程中，木块相对地面保持静止。静止状态为平衡状态，所以受到的摩擦力与测力计拉力为平衡力，则摩擦力等于弹簧测力计的示数，摩擦力与弹簧测力计的拉力方向相反，即木块受到木板的摩擦力向右；滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关，当压力和接触面都不变时，摩擦力
10、大小不变，即摩擦力与木板的运动状态无关，所以木块受到木板的摩擦力大小不变。（7）由于砝码和木块一起做匀速直线运动，整体处于平衡状态，则砝码水平方向上可能是不受力或受平衡力，因为砝码和木块之间没有相对运动或趋势，所以不存在平衡力，所以水平方向上不受力，即受到摩擦力为0.（8）不同意；因为该实验的关键是利用二力平衡的来测出摩擦力，水平面受到摩擦力和弹簧测力计拉力，改为斜面后，会受到重力的影响，难以直接测出摩擦力的大小。真题演练练习1：（2020新疆建设兵团）如图所示，小丽在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中，用质量相等、表面粗糙程度不同的两个物块A、B放在水平木板上进行实验：(1)用A做实验
11、，水平向左拉动木板时，弹簧测力计的示数如图所示，则木板对物块的摩擦力大小为_N。再用A、B叠放在一起做实验（A在下、B在上），弹簧测力计的示数较大，说明在接触面的粗糙程度相同时，_越大，滑动摩擦力越大；(2)将B放在水平木板上进行实验，再与用A做的实验进行对比，目的是为了研究滑动摩擦力的大小与接触面的_（填“面积大小”或“粗糙程度”）的关系；用A、B分别做实验时，地面对水平木板的滑动摩擦力大小_（填“相等”或“不相等”）。【答案】 (1)1.4；(2)压力 ； (3) 粗糙程度； (4)相等。【解析】(1)1用A做实验，水平向左拉动木板时，弹簧测力计的示数如图所示，每大格表示1N，每小格表示0
12、.2N，指针位置在1N刻度线以下第二小格，故则木板对物块的摩擦力大小为1.4N。2再用A、B叠放在一起做实验（A在下、B在上），弹簧测力计的示数较大，说明在接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。(2)3将B放在水平木板上进行实验，再与用A做的实验进行对比，两物体质量相同，即对接触面的压力相同，故目的是为了研究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系。4用A、B分别做实验时，水平木板对地面的压力不变，与地面的接触面不变，故地面对水平木板的滑动摩擦力大小相等。练习2：（2020阜新）小明在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，进行了如图所示的操作：次 数123接触面木板木板毛巾压力/
13、N1.01.51.0弹簧测力计示数/N0.40.60.6实验数据如表格所示，回答下列问题：(1)实验中，小明每次都用弹簧测力计沿_方向拉着木块做匀速直线运动，此时木块受到的拉力与木块受到的滑动摩擦力是_力。(2)比较第 1、2 两次实验数据可知，在接触面的粗糙程度相同时，接触面受到的压力越_， 滑动摩擦力越大。(3)比较第_两次实验数据可知，在接触面受到的压力相同时，接触面越粗糙， 滑动摩擦力越大。(4)若在第 1 次实验中，木块以更大的速度做匀速直线运动，则弹簧测力计的示数_0.4N（选填“大于”“等于”或“小于”）。(5)第 2 次实验中，砝码受到的摩擦力是_N。【答案】(1)水平；(2)
14、平衡； (3)大； (4)1、3；(5)等于；(6)0.【解析】 (1)实验过程中，弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动，此时物块处于平衡状态，由平衡条件可知，此时木块受到的拉力与木块受到的滑动摩擦力是平衡力。(2)比较第 1、2 两次实验数据可知，接触面的粗糙程度相同而物体间的压力不同，弹簧测力计的示数不同，可得在接触面的粗糙程度相同时，接触面受到的压力越大， 滑动摩擦力越大。(3)比较第1、3两次实验数据可知，物体间的压力相等而接触面的粗糙程度不同，弹簧测力计的示数不同，可得在接触面受到的压力相同时，接触面越粗糙， 滑动摩擦力越大。(4)若在第 1 次实验中，木块以更大的速度做匀
15、速直线运动，木块仍处于平衡状态，压力不变，接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，弹簧测力计的示数等于0.4N。(5)第 2 次实验中，砝码与木块之间没有相对运动，砝码不受摩擦力。练习3：（2020毕节）如图是探究“影响滑动摩擦力大小因素”实验。(1)用弹簧测力计拉着物体A在水平面匀速直线运动时，根据_可得到物体受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的拉力。(2)其他条件不变，用弹簧测力计拉着物体A以不同的速度匀速运动，弹簧测力计的示数不变，说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小_（填“有关”或“无关”）。(3)在物体A上再放个砝码重复上面的实验，物体A受到的滑动摩擦力将_（填“变大”、“变小”或“
16、不变”）。【答案】 (1)二力平衡；(2)无关；(3)增大。【解析】(1)实验时应该沿水平方向用弹簧测力计拉着物体A做匀速直线运动，依据二力平衡的原理知，这时物体所受的摩擦力等于弹簧测力计对物体的拉力。(2)用弹簧测力计拉着物体A以不同的速度匀速运动，此时压力和接触面粗糙程度不变时，速度变化，弹簧测力计的示数不变，滑动摩擦力不变，说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小无关。(3)在物体A上再放个砝码重复上面的实验时，接触面的粗糙程度不变，压力变大，物体A受到的滑动摩擦力将变大。练习4：（2020武汉）在探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验中，某同学所用器材如图甲所示其中长木板B的表面比A的表面
17、更粗糙，物块各表面的粗糙程度均相同，它的长、宽和高分别是10cm、8cm和6cm。将物块放在水平放置的长木板上，再把砝码放在物块上，用弹簧测力计水平拉动物块，沿长木板做匀速直线运动，实验记录如下表:实验次数物块放置情况接触面压力情况弹簧测力计示数/N1平放A一物块100g的砝码放在物块上2平放B一物块100g的砝码放在物块上223平放B一物块200g的砝码放在物块上2.44侧放B-物块100g的砝码放在物块上(1)第1次实验中，弹簧测力计示数如图乙所示，该示数是_N；(2)由1、2两次实验可知：压力相同时，物块与长木板的接触面越粗糙，物块受到的滑动摩擦力_(填“越小”或“越大”)；由2、3两次
18、实验可知：增加物块上砝码质量，从而增大_（填“砝码对物块”“砝码对长木板”或“物块对长木板”)的压力，这样就可以探究接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力大小跟压力的关系；(3)第4次实验中，弹簧测力计示数是_N。【答案】 (1)1.8； (2)越大；(3)物块对长木板 ；(4)2.2；【解析】(1)由图乙知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为1.8N。(2)由1、2两次实验数据分析知，当压力相同时，物块与长木板的接触面越粗糙，物块受到的滑动摩擦力越大。由2、3两次实验可知：增加物块上砝码的质量，从而增大物块对长木板的压力。(3)由2、4两次实验可知，物块对长木板的压力相同，接触面的粗糙程度相同，
19、故木块两受到摩擦力相同，故弹簧测力计示数是2.2N。练习5：（2020潍坊）某同学通过实验探究滑动摩擦力与哪些因素有关。实验器材：粗糖程度不同的长木板甲和乙、滑块（质量已知）、破码、测力计。实验步骤：将滑块放在水平长木板甲上进行实验，通过改变滑块上砝码的个数改变滑块的压力；记录多组滑动摩擦力F及压力FN的大小；作出摩擦力F随压力FN变化的图象，如FFN图象中甲所示；换用木板乙重复上述实验，作出摩擦力F随压力FN变化的图象，如FFN图象中乙所示。(1)如下图所示，_（选填“A”或“B”）操作更便于测量滑动摩擦力的大小。 (2)由FFN图象可知：在接触面一定的情况下滑动摩擦力与压力成_比；长木板_
20、（选填“甲”或“乙”）的接触面更粗糙。【答案】 (1)A；(2)正；甲；【解析】(1)1由图知，用A方案，无需匀速拉动木板，当弹簧测力计的示数稳定后，滑块相对于地面是静止的，此时弹簧测力计的示数，等于木板对对木块的摩擦力。用B方案，需匀速拉动滑块，再实际操作中很难做到匀速拉动。故选A。(2)2由FFN图象可知：在接触面一定的情况下，当压力增大时，滑动摩擦力增大，故滑动摩擦力与压力成正比。3由FFN图像可知，当压力一定时，接触面粗糙程度越大，滑动摩擦力越大，故在压力一定时，甲受到的摩擦力更大，则甲的接触面更粗糙。练习6：（2020甘肃）小宇要探究“影响滑动摩擦力大小的因素”，他猜想影响滑动摩擦力
21、大小的因素可能有：A接触面所受的压力大小；B接触面的粗糙程度；C物体运动的速度。接下来小宇通过如图所示的实验操作开展探究。(1)进行甲、乙、丙图实验时，弹簧测力计必须沿水平方向拉着物体做_运动；(2)要验证猜想B，需按照_两个图（选填“甲”、“乙”、“丙”）进行对比实验；(3)比较甲、乙图的实验，得到的实验结论是_；(4)在本次实验中运用的研究方法是转换法和_；(5)小颖发现小宇上述实验操作中弹簧测力计的示数并不稳定，于是改进了实验装置，如图丁所示。改进后长木板_（选填“一定”或“不一定”）要做匀速直线运动。【答案】 (1)匀速直线运动；(2)甲、丙 ；(3)在接触面的粗糙程度相同的情况下，压
22、力越大，摩擦力越大；(4)控制变量法；(5)不一定。【解析】(1)实验过程中，弹簧测力计必须沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，此时物体处于平衡状态，由平衡条件可知，滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。(2)验证滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系，保持压力不变，改变接触面的粗糙程度，选择甲丙两图。(3)比较甲、乙实验，接触面粗糙程度相同，乙图中压力较大，滑动摩擦力较大，可以得到在接触面的粗糙程度相同的情况下，压力越大，摩擦力越大。(4)滑动摩擦力与接触面的粗糙程度和物体间的压力有关，实验采用控制变量法。(5)木块与弹簧测力计固定不动，拉动木板运动，不需要木板做匀速直线运动，便于实验操作，
23、由于测力计静止便于读数，大小等于滑动摩擦力，由于压力、接触面粗糙程度不变，故示数稳定。练习7：（2020遂宁）在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验话动中，同学们提出了以下情想：A滑动摩擦力的大小可能与物体间接触面积大小有关B滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关C滑动摩擦力的大小可能与压力大小有关他们选择的器材有长方体木块，弹簧测力计，两个相同砝码、木板、毛巾等，实验中用弹簧测力计水平拉着木块在水平面做_运动，使摩擦力大小与弹簧测力计示数相等，收集的实验数据如下：分析表中_组实验数据，可以验证猜想B。分析2、3、4或8、9、10组实验数据，可得到的结论是：在压力和接触面粗糙程度相
24、同时，滑动摩擦力大小与接触面积大小_（选填“有关”或“无关”）。综合分析表中数据可得出：滑动摩擦力大小只与_有关【答案】匀速直线； 1、6（或2、7，5、8）；无关；压力大小和接触面的粗糙程度；【解析】根据牛顿第一定律及二力平衡，实验中用弹簧测力计水平拉着木块在水平面做匀速直线运动，使摩擦力大小与弹簧测力计示数相等。为验证滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关，应控制压力、接触面积一致，即可分析1、6（或2、7，5、8）组实验数据。分析2、3、4或8、9、10组实验数据，压力相同，接触面的粗糙度相同，接触面积不同，可得到的结论是：在压力和接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力大小与接触面积大小无
25、关。综合分析表中数据可得出：滑动摩擦力大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关。练习8：（2019天水）在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中，小英做了如图甲所示的三次实验，用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。实验中第1次和第2次用相同的长木板，第3次用表面更加粗糙的长木板。（1）实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其在水平桌面做_运动，根据二力平衡知识，可知滑动摩擦力的大小_（选填“大于”“等于”或“小于”）拉力的大小。（2）比较1、2两次实验，得出结论：_ _。（3）刚开始小英做第1次实验时控制不好力度，拉力随时间变化的图象如图乙所示，木
26、块的速度随时间变化的图象如图丙所示，则木块在第7s时的摩擦力为_ N。【答案】（1）匀速直线；等于（2）在接触面粗糙程度一定时，压力越大，摩擦力越大；（3）3。【解析】（1）实验中，我们需要得到物块所受摩擦力的情况数值，根据二力平衡的知识，木块所受到的拉力和摩擦力的作用，当物块做匀速直线运动时，二力才会平衡，即拉力等于摩擦力。（2）第1、2次实验中，物块对木板的压力改变了，接触面的粗糙程度没有改变，因此得到的结论是接触面粗糙程度一定是，压力越大，摩擦力越大。（3）物体在26s时，物块做匀速直线运动，摩擦力等于拉力，木块在第7s时，处于运动状态，木块对桌面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，因此滑
27、动摩擦力不变，滑动摩擦力的大小仍然是3N.练习9：（2019岳阳）在“探究滑动摩擦力的大小与什么有关”实验中，（1）如图，将长方体木块置于水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块，滑动摩擦力大小_ _（填“大于”“小于”或“等于”）弹簧测力计示数。（2）实验记录的数据如下表：序号木块放置情况挟触面压力F/N弹簧测力计示数/N1平放木板41.22平放木板61.83平放木板82.44侧放木板82.45平放木板上铺棉布62.66平放木板上铺毛巾63.2分析2、5、6三组实验数据，可得到相关结论，下列实例与结论相符的是_。（填字母代号）A用力压黑板擦擦去黑板上的粉笔字 B汽车轮胎上有凹凸不平的花
28、纹分析_（填序号）两组数据可得：滑动摩擦力大小跟接触面的面积无关。分析1、2、3三组实验数据，可以写出滑动摩擦力f与压力F的关系式为：f=_。【答案】（1）等于；（2）B；3、4；0.3F。【解析】（1）用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块时，木块处于匀速直线运动状态，则木块在水平方向上受到的滑动摩擦力和测力计的拉力是一对平衡力，所以滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数； （2）分析序号2、5、6三组数据可知：压力相同，接触面越粗糙，弹簧测力计的示数越大，摩擦力越大； A、用力压黑板擦擦去黑板上的粉笔字，是通过增大压力来增大摩擦力的，故A不符合题意； B、汽车轮胎上有凹凸不平的花纹，是通过增加接触面
29、的粗糙程度来增加摩擦力的，故B符合题意。 故选：B。 要探究滑动摩擦力大小跟接触面的面积无关，需要控制接触面的粗糙程度相同、压力大小相同，改变接触面的大小，所以需分析3、4两组数据； 分析1、2、3三组实验数据可知，接触面的粗糙程度相同，压力越大，弹簧测力计的示数越大，摩擦力越大，且滑动摩擦力与压力成正比，即，由此可以得出：f=0.3F；练习10：（2019烟台）如图所示的是小明同学“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验，铁块和木块的大小和形状完全相同。（1）实验时，小明同学先在竖直方向上对弹簧测力计调零，然后用弹簧测力计拉着物体沿水平方向做匀速直线运动，那么弹簧测力计的示数与实际摩擦力相比是 （填“偏大/偏小”）？（2）分析比较甲、乙两图弹簧测力计示数，得到的结论是： 。（3）图乙、丙所示的实验过程，探究的问题是： 。（4）图丁是小红同学对实验方案的改进，D是一个电动装置，可带动木板匀速运动，请你指出小红同学实验方案的优点： 。【答案】（1）偏小；（2）接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；（3）在压力相同时滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系；（4）弹簧测力计读数较稳定，方便准确读，且易于保持长木板进行匀速直线运动。【解析】（1）当物体保持静止或做匀速直线运动时受平衡力，此时滑动摩擦力等于测力计的拉力，因为弹簧自身
