初中物理中考复习 专题15 探究影响摩擦力因素的实验题（解析版）

专题15  探究影响摩擦力因素的实验题

探究二力平衡实验需要学通的基础知识

1.实验原理：二力平衡

2.实验方法：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.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。

4.转换法应用：通过拉力的大小来反映摩擦力的大小

5.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。

【例题1】（2019山西）同学们利用如图甲所示的实验装置，测量物体所受的滑动摩擦力。

（1）实验中，应在水平方向拉着木块做　　直线运动；根据　　得出滑动摩擦力大小等于拉力大小，即等于弹簧测力计示数。

（2）“创新”小组在同一木板上，测量了不同压力下滑动摩擦力的大小，并根据测量数据作出了如图乙所示的图象，分析图象可以得出的结论是　                　。

（3）“牛顿”小组在桌面上也做了同样的实验，记录实验数据如上表，请你根据表格中的数据，在图乙中描点作出图象。对比分析两组图象你的新发现是　           　。

【答案】（1）匀速；二力平衡；（2）同一木板，滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比；（3）木板和桌面的粗糙程度不同。

【解析】（1）实验中，应在水平方向拉着木块做匀速直线运动；根据二力平衡得出滑动摩擦力大小等于拉力大小，即等于弹簧测力计示数。

（2）由图多次实验，接触面粗糙程度相同，压力越大，而测力计的示数较大，说明受到的摩擦力较大，可得当接触面粗糙程度相同时，压力越大，摩擦力越大，分析图象可以得出的结论是同一木板，滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比；

（3）“牛顿”小组在桌面上也做了同样的实验，记录实验数据如上表，请你根据表格中的数据，在图乙中描点作出图象。对比分析两组图象你的新发现是压力相同时，滑动摩擦力不同，可得结论：木板和桌面的粗糙程度不同。

【例题2】（2020四川自贡市）下列四幅图呈现的是小明在探究影响滑动摩擦力大小因素时设计的几种实验方案，则下列说法中正确的是

A. 通过甲、乙对比，可探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响

B. 通过乙、丙对比，可探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响

C. 通过乙、丙对比，可探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响

D. 通过乙、丁对比，可探究接触面的大小对滑动摩擦力大小的影响

【答案】A

【解析】A. 甲、乙两次实验，控制接触面粗糙程度相同，改变压力，所以探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响．故A正确．

B. C.乙、丙两次实验，压力和接触面粗糙程度都改变了，触面的大小相同．既不能探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响，也不能探究接触面的大小对滑动摩擦力大小的影响．故B、C错误．

D.乙、丁两次实验中，改变了接触面的大小，但没有控制压力相同，所以不能探究接触面的大小对滑动摩擦力大小的影响．故D错误．

1. （2020辽宁抚顺）下面是岳岳探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验。

(1)如图甲所示，将一个木块放在长木板上，用弹簧测力计沿水平方向______拉动，根据______原理可以测出木块受到的滑动摩擦力为______。

(2)如图乙所示，在木块上放一个重物，重复上面的操作，比较甲、乙两图中弹簧测力计的示数可探究滑动摩擦力大小与______的关系。

(3)为了操作方便，岳岳对实验进行了如图丙所示的改进，将弹簧测力计固定，拉动木块下的毛巾，木块相对地面保持静止，这样改进后______（填“需要”或“不需要”）匀速拉动毛巾。比较甲、丙两图可得出：压力相同时，______滑动摩擦力越大。

【答案】 (1) 匀速    二力平衡    2.6  (2) 压力大小（压力）    (3)不需要     接触面越粗糙

【解析】(1)实验时，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，并使木块做匀速直线运动，根据二力平衡可知，弹簧测力计计拉力大小与摩擦力大小相等，可以测出木块在木板上滑行时受到的摩擦力；由图可知弹簧测力计的示数2.6N，滑动摩擦力的大小是2.6N。

(2)在木块上放一个重物，接触面的粗糙程度不变，压力变大，比较甲、乙两图中弹簧测力计的示数可探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。

(3)木块处于静止状态，受到的摩擦力与测力计拉力为平衡力，木块受到木板的摩擦力大小等于弹簧测力计的读数，与毛巾的运动状态无关，所以不需要匀速拉动毛巾。

比较甲、丙两图，压力相同，丙图中接触面比较粗糙，滑动摩擦力较大，所以可以得到压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

2．（重点实验）小明按如下步骤完成探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验：

a．如图1中甲图所示，将木块A平放在长木板B上，缓缓地匀速拉动木块A，保持弹簧测力计示数稳定，并记录了其示数。

b．如图1中乙图所示，将毛巾固定在长木板B上，木块A平放在毛巾上，缓缓地匀速拉动木块A，保持弹簧测力计示数稳定，并记录了其示数。

c．如图1中丙图所示，将木块A平放在长木板B上，并在木块A上放一钩码，缓缓地匀速拉动木块A，保持弹簧测力计示数稳定，并记录了其示数。

（1）该实验主要采用的探究方法是　   　。

（2）由图1中　   　两图可知：当接触面粗糙程度一定时，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大。

（3）由图1中甲乙两图可知：当接触面受到的压力一定时，接触面越粗糙滑动摩擦力越　   　（选填“大”或“小”）。

（4）实验后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。于是小丽设计了如图1中丁图所示的实验装置，该装置的优点是　   　长木板做匀速直线运动（选填“需要”或“不需要”）。实验中小丽发现：当F为3N时，木块A相对于地面静止且长木板B刚好做匀速直线运动，则长木板B受到地面的摩擦力大小为　   　N。

（5）实验拓展：如图2所示，放在水平地面上的物体C受到方向不变的水平拉力F的作用，F﹣t和v﹣t图象分别如图3图4所示。则物体C在第4秒时受到的摩擦力大小为　   　N。

【答案】（1）控制变量法；（2）甲丙；（3）大；（4）不需要；3；（5）4。

【解析】（1）该实验主要采用的探究方法是控制变量法。

（2）因沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，物体在水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡，拉力大小等于摩擦力的大小；

由图1中甲丙两图可知：当接触面粗糙程度一定时，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大。

（3）由图1中甲乙两图可知：当接触面受到的压力一定时，接触面越粗糙滑动摩擦力越大；

（4）如图1中丁图所示的实验装置，A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，故该装置的优点是不需要长木板做匀速直线运动；

实验中小丽发现：当F为3N时，木块A相对于地面静止且长木板B刚好做匀速直线运动，根据二力平衡，则长木板B受到地面的摩擦力大小为3N。

（5）实验拓展：如图2所示，放在水平地面上的物体C受到方向不变的水平拉力F的作用，F﹣t和v﹣t图象分别如图3图4所示，由图4知，6﹣9秒物体做匀速直线运动，受到的拉力与摩擦力为一对平衡力，大小相等，因压力大小和接触面粗糙程度不变，则受到摩擦力大小不变，故物体C在第4秒时受到的摩擦力大小为4N。

3.（2020辽宁阜新）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：

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   平衡  (2)大   (3)1、3  (4) 等于  (5) 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。

4.（2020长春）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撒在结冰的路面上来增大摩擦，这是应用______两次实验得出的结论。

【答案】    (1)匀速直线    (2) 1.8         (3) 压力大小  

 (4). 甲丙

【解析】(1)该实验中，需用弹簧测力计水平拉动木块，使其做匀速直线运动，这样木块受到的摩擦力和测力计拉为一对平衡力、大小相等，故而由弹簧测力的示数可以知木块所受滑动摩擦力的大小。

(2)图甲中，测力计的分度值为0.2N，其示数为1.8N。

图甲中木块向右水平运动，其受到的滑动摩擦力方向水平向左，大小为1.8N

(3)甲、乙实验中物体和木板的接触面粗糙程度相同，但物体和木板间的压力大小不相等，故可以探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系

(4)在下大雪后将煤渣撒在结冰的路面上来增大摩擦，这是通过增大接触面间的粗糙程度来增大摩擦的，甲丙实验正好说明了摩擦力的大小和接触面的粗糙程度有关。

5.（2020贵州毕节）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“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。

6．（2020四川遂宁）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，收集实验数据如表：

①分析表中　   　组实验数据，可以验证猜想B。

②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同时，滑动摩擦力大小与接触面积大小　   　（选填“有关”或“无关”）。

③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；①1、6（或2、7，或5、8）；②无关；③压力大小和接触面的粗糙程度。

【解析】实验中要用弹簧测力计水平匀速拉动木块，木块处于平衡状态，由二力平衡知识可知，此时木块所受的滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数。

①要探究滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关，需要控制压力大小和接触面的大小相同，改变接触面的粗糙程度，由表格数据知1、6（或2、7，或5、8）符合题意；

②分析2、3、4或8、9、10组实验数据知压力和接触面的粗糙程度相同，接触面积不同，弹簧测力计的示数相同，说明滑动摩擦力相同，故可得到的结论是：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关；

③由表中1、6（或2、7，或5、8）知：当压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；

由表中1、2、5（或6、7、8）知：当接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；

由表中2、3、4（或8、9、10）知：滑动摩擦力与接触面积大小无关；

综合分析滑动摩擦力大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关。

7.（2020湖北武汉）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:

(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、3两次实验可知：增加物块上砝码的质量，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    物块对长木板   (3)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，故木块两受到摩擦力相同，故弹簧测力计示数是2.2N。

8.（2020江苏连云港）学习过摩擦力以后，小明同学想探究“滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小”之间的关系，为了提高实验的精准度，小明选用了如图甲所示的装置，该装置通过驱动装置带动传送带运动，木块保持不动，其中力传感器可以代替弹簧测力计精确显示拉力的大小。驱动装置的电路如图乙所示。

(1)在实验过程中，要增大传送带运动的速度，可以将滑动变阻器滑片向______（选填“ 左”或“右”）移动实现；

(2)在实验过程中让同一木块在同一传送带上进行实验是为了______；

(3)图丙是不同速度下滑动摩擦力与时间的关系图，观察该图可知，滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小______（ 选填“有关”或“无关”），理由是______。

【答案】 (1)左 (2) 控制压力和接触面的粗糙程度相同  (3)无关  (4)当速度变化时，滑动摩擦力的大小不变

【解析】(1)由图乙可知，要增大传送带运动的速度，需要增大电动机的速度，可以增大电路中的电流，变阻器连入电路的电阻变小时，由I=可知通过电路的电流变大，所以将滑动变阻器滑片向左移动，变阻器连入电路的电阻变小。

(2)让同一木块在同一传送带上进行实验，这样可以控制压力和接触面的粗糙程度相同。

(3)由图丙可知，当速度变化时，滑动摩擦力的大小不变，说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小无关。

9.（2020新疆兵团）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，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   压力    (2)粗糙程度    相等

【解析】(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0.2N，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。

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)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。

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。

10.小明在研究“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．

为了验证猜想，准备了如下实验器材：一个带挂钩的木块（重6N）、两个砝码（每个重5N）、一个长木板和一个弹簧测力计，所用实验装置如图所示．

在验证猜想一时，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，读取弹簧测力计的示数；在木块上分别放置一个和两个砝码，按上述操作再做两次实验，得到的实验数据如下表所示．

（1）请将表中空格部分填写完整．

（2）结合实验过程分析表中数据，得出的结论是　        　；

（3）为了验证猜想二，还需增加的实验器材：　          　．

【答案】（1）数据如下表格。

（2）在接触面的粗糙程度相同时，接触面上的压力越大时，滑动摩擦力越大；

（3）两块接触面粗糙程度不同的长木板．

【解析】（1）实验中研究的是木块受到的滑动摩擦力的大小，弹簧测力计测量的是木块受到的拉力，当木块做匀速直线运动时拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，由此可得：三次的滑动摩擦力分别为：1.8N、3.3N、4.8N；

（2）结合实验过程分析表中数据，得出的结论是：在接触面的粗糙程度相同时，接触面上的压力越大时，滑动摩擦力越大；

（3）要验证滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，需要保持压力大小一定，改变接触面的粗糙程度；由此可知需要添加的器材为：两块接触面粗糙程度不同的长木板．

11.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：

A.接触面所受的压力   B.接触面的粗糙程度 

他通过如下图所示实验，并记录实验数据：

（1）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；（2）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。（3）如图丙，在木板上铺上毛巾，从而改变木块与长木板的粗糙程度，保持木块上的砝码不变，测出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______N，若拉力增大到2N时，木块做加速运动时，滑动摩擦力为_______ N

②比较第1、2次实验得出结论：                                。   

③比较第2、3次实验得出结论：                                 。

④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      （选填“大于”、“等于”、“小于”）弹簧测力计的读数，方向是         。

【答案】（1）二力平衡；0.6；0.6；（2）在接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；（3）在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；（4）等于；水平向右。

【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；在第1次实验中，测力计示数为0.6N，故滑动摩擦力为0.6N；若拉力增大到2N，木块做加速运动时，因压力大小和接触面粗糙程度不变，故滑动摩擦力不变，仍为0.6N；②比较第1、2次实验得出结论：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；③比较第2、3次实验得出结论：在压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；④物体处于静止状态，受到的摩擦力与测力计拉力为平衡力，木块受到木板的摩擦力大小等于弹簧测力计的读数，与木板的运动无关；对物体的拉力方向是水平向左，根据二力平衡条件，摩擦力方向是水平向右。