模块三 实验 专题34 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关（解析版）

1 （2024 江苏无锡市）在探究影响滑动摩擦力大小的因素时，将木块放在水平木板上，用弹簧测力 计沿水平方向匀速拉动木块，弹簧测力计的示数如图所示，此时木块所受滑动摩擦力大小为______； 再将毛巾平铺在木板上进行实验，可探究滑动摩擦力大小与______的关系；为了探究滑动摩擦力大 小与压力的关系，你的做法是：______。 【答】 03 接触面的粗糙程度 见解析 【解析】由图可知，弹簧测力计的分度值是01，弹簧测力计的示数是03，木块受到摩擦力是03。 再将毛巾平铺在木板上进行实验，压力不变，改变接触面的粗糙程度，可探究滑动摩擦力大小与接 触面的粗糙程度的关系。 为了探究滑动摩擦力大小与压力的关系，接触面的粗糙程度不变，改变压力大小，在木块上面放不 同个数的钩码，匀速拉动木块，记录弹簧测力计的示数。 2 （2024 四川成都）小成同学探究“滑动摩擦力大小与什么有关”，实验器材如下：长木板（上 下表面粗糙程度不同）、长方体木块（每个面粗糙程度都相同，长宽高不等）、弹簧测力计。 （1）实验过程中，将木块放在水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向缓缓匀速拉动木块（如图）， 目的是为了让弹簧测力计示数与木块所受滑动摩擦力大小__________。 （2）小成在实验探究时利用下表收集数据，你认为她探究的是滑动摩擦力大小与__________的关系。 长木板不同表面 弹簧测力计示数/ 一个木块 两个木块重量 光滑表面 【好题汇编】2024 年中考物理真题分类汇编（全国通 用） 模块三 课标规定的9 个测量和12 个探究实验真题 粗糙表面 （3）小成利用同一个木块探究了滑动摩擦力大小与接触面积是否有关，她改变接触面积的操作是__ ________。 （4）小成发现匀速拉动木块时，不好控制且不方便读数，于是爱思考的她利用木块静止时二力平衡 的特点，设计了改进方（如下表所示），你认为应该采用哪个方？答：__________。 方一：用绳子将木块连接到墙 上后，通过弹簧测力计拉动下 面的长木板 方二：用绳子将木块连接到墙 上后，通过弹簧测力计拉动底 部加了轮子的长木板 方三：通过弹簧测力计将木 块连接到墙上后，直接拉动 下面的长木板 【答】 （1）相等 （2） 接触面粗糙程度和压力 （3） 换用木块面积不同的侧面置于水平木板上 （4） 方三 【解析】（1）用弹簧测力计沿水平方向缓缓匀速拉动木块，木块处于平衡状态，由二力平衡条件可 知，木块受到的拉力等于木块受到的摩擦力，所以弹簧测力计示数与木块所受滑动摩擦力大小相等。 （2）由表中物理量可知，控制一个木块重量不变时，长木板表面的粗糙程度不同；当长木板表面的 粗糙程度相同时，可以改变木块的重量，所以探究的是滑动摩擦力大小与接触面的的粗糙程度和压 力的关系。 （3）由于长方体木块的每个面粗糙程度都相同，长宽高不等，所以每个面的面积不同，要探究了滑 动摩擦力大小与接触面积是否有关，可以换用木块面积不同的侧面置于水平木板上，来改变接触面 积。 （4）由于实验中要测量木块受到的摩擦力大小，所以应通过弹簧测力计将木块连接到墙上，用弹簧 测力计测木块的拉力，然后直接拉动下面的长木板，故应该采用方三。 3 （2024 内蒙古赤峰）为解决班级拔河比赛如何选队员的问题，物理老师引导学生做了“探究滑动 摩擦力大小与哪些因素有关”的实验，他们选择了长木板、棉布、毛巾、木块、相同的钩码若干、 弹簧测力计，进行了实验。 （1）如图所示，将木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运 动，根据___________知识可知，木块受到滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。 （2）下表是其中一组同学多次实验获得的实验数据。 实验次 数 实验条件 弹簧测力计示数F/ 1 木块 长木板 07 2 木块上放1 个钩 码 长木板 09 3 木块上放2 个钩 码 长木板 11 4 木块上放1 个钩 码 铺有棉布的长木 板 12 5 木块上放1 个钩 码 铺有毛巾的长木 板 16 ①分析表中___________三次实验数据，可以得出在接触面粗糙程度相同的情况下，压力越大，滑 动摩擦力越大。据此结论，选队员时应选体重___________（填“大”或“小”）的同学。 ②分析表中2、4、5 三次实验数据，可以得出___________，滑动摩擦力越大。 （3）该组同学又探究了不同材质的鞋底对拔河比赛的影响。设计方如下：选用外形、体积完全相同 的实心橡胶块和塑料块（如图），用弹簧测力计拉着橡胶块在水平长木板上做匀速直线运动，测出 它与该长木板间的滑动摩擦力；用同样的方法测塑料块与长木板之间的滑动摩擦力；重复上述实验 三次；比较实验数据得出结论。请指出此设计方存在的问题___________；在不改变器材的情况下提 出改进方___________。 【答】 （1）二力平衡 （2）1、2、3 大 在压力一定时，接触面粗糙越粗糙 （3）没有控制 压力相同 见详解 【解析】（1）用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动，过二力平衡的知识可知， 物体受平衡力时，摩擦力等于拉力，则木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。 （2）①分析表中1、2、3 三次实验数据，接触面粗糙程度相同，压力越大，测力计示数越大，滑动 摩擦力越大，据此结论，选队员时应选体重大的同学。 ②分析表中2、4、5 三次实验中，压力相同，接触面越粗糙，测力计示数越大，可以得出，在压力 相同的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 （3）此设计方存在的问题是：没有控制压力相同，改进方：将橡胶块和塑料块叠放在一起，用弹簧 测力计拉着橡胶块在水平长木板上做匀速直线运动，测出它与该长木板间的滑动摩擦力；用同样的 方法测塑料块与长木板之间的滑动摩擦力；重复上述实验三次；比较实验数据得出结论。 4 （2024 广西）在探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中，先后把木块放在长木板上，水 平向右拉动木块，当木块匀速运动时，读出弹簧测力计的示数。 （1）如图甲，弹簧测力计示数为2，根据________ 知识，木块受到的滑动摩擦力为________； （2）比较甲和乙实验，可得出滑动摩擦力的大小与接触面所受的________有关； （3）比较甲和丙实验，可得压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越________； （4）许多运动鞋的鞋底刻有各式各样的花纹，是应用步骤（3）的结论来________ （选填“增大” 或“减小”）鞋底与地面的摩擦。 【答】（1）二力平衡 2 （2）压力 （3） 大 （4） 增大 【解析】（1）用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿水平长木板做匀速直线运动，这是利用二力平衡 的知识，此时弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，木块受 到的滑动摩擦力为2。 （2）比较甲和乙实验，接触面的粗糙程度相同，乙图中压力较大，弹簧测力计的示数较大，摩擦力 较大，可以得到滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关。 （3）比较甲和丙实验，压力相同，丙图中接触面比较粗糙，弹簧测力计的示数较大，摩擦力较大， 可以得到压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 （4）运动鞋的鞋底刻有各式各样的花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦 力，所以是应用步骤（3）的结论来增大鞋底与地面的摩擦。 5 （2024 长春市）在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中。实验器材如下：带有合页的长 木板、带圆形凹槽的木块、小球、弹簧测力计。 （1）如图甲所示，将木块放在水平放置的长木板上，用弹簧测力计沿________方向拉动木块做匀速 直线运动，读出弹簧测力计的示数，则滑动摩擦力为________ ； （2）将小球放在木块的凹槽内，重复（1）的操作，弹簧测力计的示数比（1）中的大。说明当接触 面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与________有关； （3）请在图甲中画出木块所受摩擦力的示意图__________； （4）利用上述实验器材还可以探究物体的动能跟运动速度的关系，如图乙所示。 ①进行实验时，为改变小球在水平面上开始运动的速度，应使小球从同一斜面上的________高度由 静止滚下； ②小球在同一斜面上的位置越高，滚下时木块被撞得越远，实验表明，质量相同的小球，运动的速 度越大，动能________； ③请根据上述结论，对驾驶员提出一条关于交通安全方面的建议：________。 【答】 （1）水平 08 （2）压力 （3） （4）不同 越大 严禁超速行驶 【解析】（1）测量滑动摩擦力的实验原理是二力平衡，必须沿水平方向匀速拉动木块才会使木块所 受摩擦力和拉力成为一对平衡力，此时弹簧测力计的示数就是滑动摩擦力的大小，由图可知此时摩 擦力为08。 （2）把小球放在木块凹槽内，增大了木块对木板的压力，发现弹簧测力计示数变大，故可以看出滑 动摩擦力的大小与压力大小有关。 （3）摩擦力和拉力是一对平衡力，大小相等，方向相反。如图所示： （4）为使小球到达水平面时速度不同，应让小球从不同高度滚下，高度不同，重力势能不同，到达 水平面时转化成的动能也不同，故速度不相同。 由题意，木块被撞得越远，说明小球所做的功越多，动能越大。 上述结论表明动能大小与速度大小有关，在交通安全方面应该禁止超速行驶。 6 （2024 辽宁模拟）小明在做“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验时，使用的器材有弹簧测力 计、两个相同的铁块、长木板。 （1）将铁块放在长木板上，用弹簧测力计拉着铁块沿水平方向做匀速直线运动，弹簧测力计示数如 图甲所示，则铁块受到滑动摩擦力的大小等于_______； （2）如图乙所示，将两个铁块叠放在一起，重复上面的操作。比较甲、乙两次实验，可以得出：在 接触面的粗糙程度相同时，_______越大，滑动摩擦力越_______； （3）小明又将两个铁块按照图丙所示的方式放在长木板上进行实验。比较乙、丙两次实验，可探究 滑动摩擦力的大小与_______的关系； （4）实验后小明和同学交流讨论时发现：在实验中很难使铁块做匀速直线运动。于是小明设计了丁 图所示的实验装置，该装置_______（选填“需要”或“不需要”）长木板做匀速直线运动。当长木 板的运动速度增大时，弹簧测力计的示数_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答】 （1）12 （2）压力 大 （3）接触面积大小 （4）不需要 不变 【解析】（1）由图甲可知，弹簧测力计1 之间有5 小格，每小格代表02，故测力计分度值为02， 示数为12；弹簧测力计水平拉动铁块进行匀速直线运动时，水平方向上铁块受到拉力和滑动摩擦力 作用，这两个力是平衡力，根据二力平衡条件，滑动摩擦力大小等于拉力大小，拉力大小即为测力 计的示数，故铁块受到滑动摩擦力的大小等于12。 （2）比较甲、乙两次实验知接触面的粗糙程度相同，压力的大小不同，且压力越大，弹簧测力计的 示数越大，滑动摩擦力越大，故可以得出：在接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越 大。 （3）比较乙、丙两次实验压力大小相同、接触面的粗糙程度相同，接触面积的大小不同，故可探究 滑动摩擦力的大小与接触面积大小的关系。 （4）图丁拉动长木板的过程中，铁块与木板之间是滑动摩擦力，而滑动摩擦力的大小与相对速度无 关，所以不需要匀速抽动长木板，铁块所受的滑动摩擦力不变，故弹簧测力计的示数不变。 7 （2024 内蒙古通辽模拟）为了测量滑动摩擦力的大小，甲组同学设计了如图所示实验装置。实验 中，小桶内装入适量的沙子，细绳水平拉动木块，使木块恰好做匀速直线运动。（轻绳与滑轮的摩 擦不计） （1）实验中定滑轮的作用是_______； （2）为了测量木块受到的滑动摩擦力，需要测量的物理量是_______； （3）小桶落地后，木块继续向前运动，这是由于木块具有______，此时木块受到的滑动摩擦力____ ___（选填“变大”、“变小”或“不变”）； （4）把毛巾铺在木板上，想要测出图中木块在毛巾上受到的滑动摩擦力大小，下一步的操作是____ ___； （5）乙组同学觉得用已知质量的钩码代替沙桶，可以简化实验操作步骤，你觉得哪组的方法更好： ______（选填“甲组”或“乙组”）。 【答】 （1）改变力的方向 （2）小桶和沙子的总质量 （3）惯性 不变 （4） 往小桶中增加沙子， 使木块做匀速直线运动 （5）甲组 【解析】（1）定滑轮的实质是一个等臂杠杆，不能省力，但可以改变力的方向。所以，实验中定滑 轮的作用是改变拉力的方向。 （2）小桶内装入适量的沙子，滑块恰好做匀速直线运动。此时的拉力等于小桶和沙子的总重力。所 以，为了测量滑块受到的滑动摩擦力，需要测量的物理量是小桶和沙子的总质量。 （3）物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性，小桶落地后，滑块由于惯性继续向前运动。 [4]继续向前运动过程中，由于压力不变，接触面的粗糙程度不变，则滑块所受滑动摩擦力大小不变。 （4）把毛巾铺在木板上，接触面粗糙程度增大，滑动摩擦力增大，应该往小桶中增加沙子，以此增 大拉力，木块才会做匀速直线运动。 （5）乙组觉得用钩码代替沙桶可以简化实验操作步骤，但此想法不能达到目的，因为用钩码不能连 续改变拉力的大小，难以控制滑块做匀速直线运动，故甲组的方法更好。 8 （2024 四川遂宁模拟）某兴趣小组在探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”时，用同一木块 分别做了如图所示的甲、乙、丙三次实验。 （1）甲、乙、丙三次实验中以相同速度沿水平方向匀速拉动木块，根据二力平衡知识，弹簧测力计 对木块的拉力大小______（选填“等于”、“大于”或“小于”）滑动摩擦力的大小； （2）通过对比甲、乙两次实验可知：其他条件相同时，压力越大，滑动摩擦力越大； （3）通过对比______两次实验可知：其他条件相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大； （4）兴趣小组的同学利用甲图实验装置继续探究滑动摩擦力与速度的关系，改变木块的速度，进行 实验，记录的实验数据如下表： 实验次数 1 2 3 4 运动速度（m/s） 02 03 04 05 测力计的示数（） 12 12 12 12 分析实验数据可知：滑动摩擦力的大小与物体运动的速度______（选填“有关”或“无关”）； （5）小组交流讨论时发现：在实验中很难使木块做匀速直线运动，于是小伟设计了如图丁所示的 实 验装置，该装置的优点是_______（选填“需要”或“不需要”）长木板做匀速直线运动。 【答】（1）等于 （3）甲、丙 （4）无关 （5）不需要 【解析】（1）实验时，用弹簧测力计水平拉动木块，使其在水平桌面上做做匀速直线运动，物体在 水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡知识，可知滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。 （3）要得到其他条件相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大的结论，需要控制压力不变，接触面 的粗糙程度不同，选择甲丙两图进行实验。 （4）由表中数据可知，压力和接触面的粗糙程度不变，速度大小不同，测力计的示数不变，滑动摩 擦力的大小不变，可以得到滑动摩擦力的大小与物体运动的速度无关。 （5）丁图所示的实验装置，拉动长木板向左运动，木块相对于地面静止，受到摩擦力和测力计的拉 力为一对平衡力，摩擦力的大小等于弹簧测力计的拉力，不需要长木板做匀速直线运动。 9 （2024 四川广元模拟）在研究滑动摩擦力大小与压力大小关系的实验中，实验小组进行了如下探 究： （1）为了测量滑动摩擦力的大小，实验小组组装了如图甲所示的装置。实验中，水平拉动弹簧测力 计，使木块做匀速直线运动，弹簧测力计示数_______（选填“大于”“等于”或“小于”）木块受 到滑动摩擦力的大小，其中依据的实验原理是_______。 （2）上述实验中，拉动木块做匀速直线运动时，容易出现弹簧测力计示数不稳定的现象，为了解决 这个问题，实验小组设计了如图乙所示的实验装置：粗糙程度均匀的长木条放在水平桌面上，木块 放在长木条上，弹簧测力计一端固定，另一端与木块相连，且保持水平状态。 ①将一个重力G=2 的木块放在长木条上，一位同学水平向左拉动长木条，另一位同学在木块相对桌 面_______时，记录弹簧测力计的示数F。 ②再将相同的木块逐次逐个叠放在木块上，多次实验，并将数据填入下表中： 木块的重力G/ 2 4 6 8 10 弹簧测力计的示数F/ 08 16 24 32 40 分析实验数据可知，在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力大小与压力大小成_______。 【答】 （1）等于 二力平衡 （2）静止 正比 【解析】（1）如图，将长方体木块置于水平木板上，用弹簧测力计在水平方向上匀速拉动木块，读 出弹簧测力计示数，根据二力平衡知识可知弹簧测力计示数等于木块受到滑动摩擦力的大小。 （2）向左拉动长木条，在木块相对桌面静止时，拉力和摩擦力是一对平衡力，记录弹簧测力计的示 数F 为摩擦力的大小。 水平桌面上，木块压力的大小等于木块的重力大小，根据数据分析得 因此，在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力大小与压力大小成正比。 10 （2024 辽宁模拟）小奇用木板、棉布、木块、砝码和弹簧测力计探究影响滑动摩擦力大小因素。 （1）如图所示的三次实验中，用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做_______运动，此时弹簧测力计 对木块的拉力_______（填“大于”“小于”或“等于”）木块受到的摩擦力。丙实验中砝码受到的 摩擦力为______。 （2）①对比甲、乙实验可知：压力一定，接触面越粗糙，滑动摩擦力越_______。 ②对比_______实验可知：接触面粗糙程度一定，压力越大，滑动摩擦力越大。雪后由于路面湿 滑，为 避免学生滑倒，学校工作人员在校门口撒上沙子。这一事例可用结论_______（填“①”或 “②”）来解释。 【答】（1）匀速直线 等于 0 （2）大 甲、丙 ① 【解析】（1）实验中用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做匀速直线运动，木块受力平衡，弹簧测力 计对木块的拉力与木块受到的摩擦力是一对平衡力，大小相等。 实验中砝码与木块相对静止，没有相对运动或相对运动的趋势，所受摩擦力为0。 （2）对比甲、乙实验，物体对接触面的压力相同，乙中弹簧测力计的示数大于甲，说明压力一定， 接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 甲、丙实验中，接触面的粗糙程度相同，丙中物体对接触面的压力大于甲，丙中弹簧测力计的示数 大于甲，说明接触面粗糙程度一定，压力越大，滑动摩擦力越大。 在雪地上撒沙子，是通过增大接触面粗糙程度的方式来增大摩擦，这一事例可用结论①解释。