2025年高考物理第二轮专项复习(全国通用)实验8探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关专题特训(学生版+解析)

这是一份2025年高考物理第二轮专项复习(全国通用)实验8探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关专题特训(学生版+解析)，文件包含2025年高考物理第二轮专项复习全国通用实验8探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关教师版docx、2025年高考物理第二轮专项复习全国通用实验8探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关学生版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共21页， 欢迎下载使用。
一、探究影响摩擦力大小的因素
1.实验探究：影响摩擦力大小的因素
【提出问题】滑动摩擦力大小与哪些因素有关？
【猜想与假设】
（1）滑动摩擦力的大小可能与接触面所受压力有关；
（2）滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关。
【实验原理】用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动，此时木块在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力为一对平衡力，这样读出弹簧测力计的示数，就可以知道滑动摩擦力的大小（滑动摩擦力大小不能直接测量，是根据二力平衡知识间接测量出的）。
【制定计划与设计实验】影响滑动摩擦力大小的因素有多个，因此在探究过程中要应用控制变量法，如探究压力对滑动摩擦力大小的影响时，要保持接触面的粗糙程度不变；在探究接触面粗糙程度对滑动摩擦力大小影响时，应控制压力不变。
【实验步骤】（1）如图甲所示，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，使其在较光滑的长木板上匀速滑动，记下此时弹簧测力计的示数，其示数大小等于滑动摩擦力的大小。

（2）如图乙所示，在木块上放砝码，从而改变木块对长木板的压力，测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力的大小；
（3）如图丙所示，在长木板上铺上较粗糙的毛巾，保持木块上砝码不变，测出此时匀速拉动木块时的滑动摩擦力大小。
【实验数据】
【分析与论证】（1）由实验1、2可知，接触面粗糙程度相同，压力越大，弹簧测力计的示数越大，即滑动摩擦力越大；
（2）由实验2、3可知，压力大小相同，接触面越粗糙，弹簧测力计示数越大，即滑动摩擦力越大。
【实验结论】（1）滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。当接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；当压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
（2）滑动摩擦力的大小与物体运动的速度、物体的接触面积大小等因素无关。
2.注意事项
（1）实验时所用的木板要足够长，以保证木块在木板上滑动时由匀速直线运动的过程；
（2）实验时应保持拉动弹簧测力计的方向与长木板平行；
（3）实验中要做到匀速拉动木块不好实现，建议采用如下操作：将弹簧测力计的挂钩与木板相连，拉环处固定，拉动长木板进行实验（如图所示），这样不但方便读数，而且长木板也不需要做匀速直线运动。

（2024•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。
（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，设计了改进方案（如下表所示），你认为应该采用哪个方案？答： 。
【解答】解：（1）木块水平方向上受拉力和滑动摩擦力，并保持匀速直线运动状态（即二力平衡状态），因此所受拉力和滑动摩擦力相等。
（2）表格中既有不同的粗糙程度，也有不同的压力（一个木块和两个木块叠放），因此她探究的是滑动摩擦力与压力、滑动摩擦力和接触面粗糙程度，这两个因素的关系。
（3）由题知，长方体木块的每个面粗糙程度都相同，而长、宽、高不等，要探究滑动摩擦力大小与接触面积是否有关，需控制压力大小相等、接触面的粗糙程度相同，仅改变接触面积，则改变接触面积的操作是换用该木块面积不同的侧面置于水平木板上。
（4）题中说到用的是二力平衡的特点，因此测力计应该测量木块受到的拉力，然后拉动木板，木块处于静止状态，从而得出木块所受摩擦力的大小。方案一和方案二，所测拉力均为木板的拉力，而木板受到的力除了拉力以外，还有上下表面两个摩擦力，所以拉力与摩擦力不符合二力平衡条件。综上所述，选择方案三。
故答案为：（1）相等；（2）压力大小和接触面粗糙程度；（3）换用该木块面积不同的侧面置于水平木板上；（4）方案三。
（2024•内江）某实验小组的同学在“探究滑动摩擦力大小”的实验中。
（1）如图甲，用弹簧测力计沿水平方向拉着长方体木块在长木板上做 （选填“匀速”或“变速”）直线运动，木块所受滑动摩擦力的大小等于拉力F的大小；
（2）在图甲实验中发现，很难保持木块在（1）小题中的运动，且弹簧测力计的示数不稳定。于是同学们对实验装置进行了改进，如图乙所示，将弹簧测力计水平固定，通过拉力F′拉动长木板进行实验，测量数据记录如表所示：
（3）根据实验数据可以得出：木块所受的滑动摩擦力大小应为 N，滑动摩擦力的大小与接触面的面积 （选填“有关”或“无关”）。图乙与图甲相比，图乙装置的优点之一是弹簧测力计的示数更 （选填“稳定”或“不稳定”）。
【解答】解：（1）根据二力平衡的原理，只有物体做匀速直线运动时，拉力才与滑动摩擦力大小相等；
（3）实验改进后，木块相对于地面是静止的，木块受到测力计的拉力和木板对木块的滑动摩擦力是一对平衡力，其大小始终相等，木块所受的滑动摩擦力大小应为1.2N，滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关，与木板运动的速度无关，所以实验时不必控制木板做匀速直线运动，便于操作，且实验时弹簧测力计不动，弹簧测力计的示数更稳定，读数更方便。
故答案为：（1）匀速；（3）1.2；无关；稳定。
（2024•安徽模拟）利用木板、木块、砝码、毛巾、弹簧测力计等器材，探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”，回答下列问题：
（1）如图甲所示，用弹簧测力计拉着木块在水平木板上做匀速直线运动，木块受到的滑动摩擦力的大小 （选填“大于”“等于”或“小于”）弹簧测力计的示数；
（2）实验过程中，弹簧测力计的示数不容易稳定，用如图乙的方式测量滑动摩擦力效果更好，该方式实验中 （选填“一定”或“不一定”）要匀速拉动长木板；
（3）实验结束后，要想探究滑动摩擦力是否与接触面积的大小有关，用弹簧测力计测出木块在水平面上的滑动摩擦力，然后将木块沿竖直方向锯掉一半，测得滑动摩擦力的大小也变为原来的一半。由此得出：当接触面的粗糙程度一定时，接触面积越小，滑动摩擦力越小。这样得出的结论 （选填“正确”或“不正确”），理由是 。
【解答】解：（1）用弹簧测力计拉动木块时，弹簧测力计示数显示拉力大小，木块在水平方向上进行匀速直线运动，水平方向上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，力大小相等。
（2）因为滑动摩擦力跟压力大小和接触面粗糙程度有关，跟物体的运动速度，进行什么运动都没有关系，不一定要匀速拉动长木板，所以改进后的实验不必要求木块进行匀速直线运动，并且弹簧测力计是静止的容易读数。
（3）从实验过程可知看出，将木块沿竖直方向锯掉一半，其受力面积改变的同时，其压力也发生了改变，因此其得出的结论是不正确的，因为没有控制压力的大小相同。
故答案为：（1）等于；（2）不一定；（3）不正确；没有控制压力相同。
（2024•潍坊）某同学在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中，提出了如下猜想：
猜想a：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关；
猜想b：滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关；
猜想c：滑动摩擦力的大小与接触面积有关；
为了验证猜想，该同学利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、木板、玻璃板、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作。玻璃板和木板固定，每次操作均用弹簧测力计沿水平方向以相同的速度匀速向右拉动木块，第1次弹簧测力计的示数为0.3N，第2次弹簧测力计的示数为0.6N，第3次和第4次弹簧测力计的示数均为1.2N。
（1）比较第2次和第3次操作，可验证猜想 是否正确；比较第3次和第4次操作，可验证猜想 是否正确（均填“a”“b”或“c”）。
（2）该同学查阅资料发现，物体受到的滑动摩擦力大小与接触面压力大小的比值反映了接触面的粗糙程度，称为动摩擦因数，则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为 。
（3）小明对实验装置进行了改进，如图乙所示，木板放在水平桌面上，木块叠放在木板上，细线一端连接木块，另一端连接固定的拉力传感器。向右拉动木板，水平细线的拉力大小通过拉力传感器的示数显示。
①实验过程中， （填“需要”或“不需要”）匀速拉动木板；
②小明认为拉力传感器的示数反映的是木板与桌面间的滑动摩擦力大小，你认为是否正确，并说明理由 。
【解答】解：（1）比较第2次和第3次操作，接触面的粗糙程度相同，接触面积相同，压力不同，第3次操作中压力更大，弹簧测力计的示数也更大，滑动摩擦力也更大，说明滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关，可验证猜想b是否正确；比较第3次和第4次操作，接触面的粗糙程度相同，压力相同，接触面积不同，两次操作中弹簧测力计的示数相同，说明滑动摩擦力的大小与接触面积无关，可验证猜想c是否正确；
（2）由第1次和第2次操作可知，木块与玻璃板间的动摩擦因数为
0.3NG木，木块与木板间的动摩擦因数为0.6NG木，则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为0.3NG木0.6NG木=12；
（3）①向右拉动木板时，木块对木板的压力不变，接触面的粗糙程度不变，滑动摩擦力不变，故不需要匀速拉动木板。
②同一根细线上的力大小相等，故细线对木块的拉力等于细线对拉力传感器的拉力，由于木块处于静止状态，细线对木块的拉力等于木块受到的滑动摩擦力，故拉力传感器的示数反映的是木块与木板间的滑动摩擦力大小，故小明的想法不正确。
故答案为：（1）b；c；（2）1：2；（3）①不需要；②不正确，拉力传感器的示数反映的是木块与木板间的滑动摩擦力大小。
（2024•伊通县模拟）如图所示是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置，甲、乙、丙三次实验中沿水平方向匀速拉动木块。
（1）图甲中，木块受到的滑动摩擦力为 N。
（2）比较 两次实验所得的结论，可以解释鞋底做得凹凸不平的原因。
（3）在图丙中，若分别以速度v1和v2（v1＞v2）水平拉着木块做匀速直线运动，前后两次木块受到的拉力分别为F1、F2，则F1 F2。
【解答】解：（1）图甲中，弹簧测力计的分度值是0.2N，甲实验中沿水平方向匀速运动，二力平衡，弹簧测力计的示数等于木块受到的滑动摩擦力为1.8N。
（2）鞋底做得凹凸不平的原因是在压力大小相同时，改变接触面的粗糙程度，从而改变摩擦力，所以，要探究的是滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，要控制压力大小相同，故甲、丙两图是探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系。
（3）在图甲中，分别以速度v1和v2（v1＞v2）水平拉着木块做匀速直线运动，因压力大小和接触面的粗糙程度不变，故木块受到的滑动摩擦力不变，即F1＝F2。
故答案为：（1）1.8；（2）甲、丙；（3）＝。
（2024•新城区模拟）小刚注意到很多公共场所都有类似图甲所示的提示牌。他想：摩擦力的大小与接触面的潮湿程度有什么关系呢？为了探究这一问题，他找来长条形地板砖、运动鞋、弹簧测力计和喷雾器，设计了如图乙所示的实验装置。
（1）为了测出鞋子与地板砖间滑动摩擦力的大小，小刚把长条形地板砖放在水平桌面上。用弹簧测力计水平拉着鞋子在地板砖上做匀速直线运动，根据 原理可知，此时弹簧测力计的示数 滑动摩擦力的大小（选填“大于”“等于”或“小于”）。
（2）小刚用喷雾器向地板砖表面均匀喷雾改变地板砖的潮湿程度，通过实验得到表中的数据。
小刚分析数据得出结论：摩擦力的大小随接触面潮湿程度的增大 。
（3）小强参考小刚的实验结论后说：“我知道超市里的收银员清点钞票时为什么手边总放一块湿海绵了。”小刚说：“你上次数作业本的页数时，还往手上沾唾液呢！”在这两个实例中，都是通过改变接触面的潮湿程度来 摩擦的。
（4）小亮发现小刚上述实验操作中弹簧测力计的示数不稳定，于是对实验进行了如图丙所示的改进，改进实验中， （选填“必须”或“不需要”）匀速拉动地板砖。
（5）驾车行驶在高速公路上，雨天因为摩擦减小容易造成交通事故。请针对这一现象为公路旁的警示牌设计一条警示语以提醒驾驶员注意安全： 。
【解答】解：（1）鞋子在水平面上进行匀速直线运动，根据二力平衡条件可知，鞋子在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等；
（2）分析数据得出结论：摩擦力的大小随接触面潮湿程度的增大先增大后减小再不变；
（3）小强和小刚的两个实例中，都是通过改变接触面的潮湿程度来增大摩擦力的；
（4）图丙所示的实验装置中，木块与弹簧测力计固定不动，拉动木板，该装置的优点是：不需要控制木板做匀速直线运动，方便实验操作；
（5）警示语：雨天路滑，减速慢行。
故答案为：（1）二力平衡；等于；（2）先增大后减小；（3）增大；（4）不需要；（5）雨天路滑，减速慢行。
（2024•汕尾模拟）小明在进行“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，弹簧测力计应沿水平方向拉动木块做 运动，此时滑动摩擦力大小为 N；
（2）小明分析图甲、乙得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。他得出结论的过程是 （选填“科学”或“不科学”）的，你判断的理由是 ；
（3）小刚用如图丙所示的装置探究“滑动摩擦力大小与接触面所受的压力是否有关”，得到下表的数据，并作出了滑动摩擦力F摩与压力F压的关系图象，如图丁所示。
①加速拉动长木板，木块稳定后，木块所受的摩擦力大小 （选填“等于”或“不等于”）弹簧测力计示数；
②小刚从图象发现当F压＝0时，F摩≠0，造成此不正确结果的原因是 ；
③实验所使用的木块质量为 kg。
【解答】解：（1）物体在静止或匀速直线运动的状态下受力平衡，即木块受到的滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数，故弹簧测力计应沿水平方向匀速直线拉动木块；弹簧测力计分度值为0.2N，故弹簧测力计示数为3.2N；
（2）甲、乙两图压力大小不同，探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，根据控制变量法，需控制压力大小相同，故小明的做法不科学，原因是没有控制压力大小相同；
（3）①如图丙所示，加速拉动长木板，木块稳定后，木块相对于桌面处于静止状态（平衡状态），根据二力平衡的条件可知木块所受的摩擦力大小等于弹簧测力计的示数；
②当砝码压力为0时，木块与木板间有摩擦力；
③根据压力与摩擦力成正比可知：F＝kF压＝k（G砝码+G木），代入数据0.3N＝k（0.5N+G木），0.4N＝k（1N+G木），解得G木＝1N，故木块质量为0.1kg。
故答案为：（1）匀速直线；3.2；（2）不科学；没有控制压力大小相同；（3）①等于；②木块与木板间有摩擦力；③0.1。
（2024•光山县模拟）（1）冼老师注意到在研究木块受到的滑动摩擦力大小与其速度大小是否有关时，很难让木块以大小不同的速度在木板上做匀速直线运动，如图2所示。因此冼老师组装了一套实验装置，如图2甲、乙所示，装置通电可使传送带转动，木块相对于地面静止；加大电源输入电压，传送带转动速度加快，木块仍可相对于地面静止。以点表示木块，在方框图1内画出图乙中木块的受力示意图，分析该装置能否测出木块所受滑动摩擦力的大小？ （选填“可以”或“不可以”）。如果“可以”，依据是什么；如果“不可以”，依据是什么？ 。
（2）冼老师发现该装置不方便更换粗糙程度不同的传送带，因此不方便研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。在不更换传送带的前提下，小明增加以下图3器材也可以设计实验探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。请写出实验步骤（可用画图或文字表述）。
【解答】解：（1）木块相对于地面静止，木块处于平衡状态，拉力与滑动摩擦力二力平衡，大小相等，方向相反；重力于支持力平衡，如图
；
木块与弹簧测力计静止不动，此时木块处于平衡状态，拉力等于滑动摩擦力；
（2）在图甲的木块上放上铝块，打开电源，使传送带转动，木块和铝块相对地面静止，读出弹簧测力计的示数即为滑动摩擦力大小记为 f1；关闭电源，调换铝块和木块的位置，把木块放在铝块上，绳子改为水平拉住铝块，打开电源，再次使传送带转动，木块和铝块相对地面静止，读出弹簧测力计的示数即为滑动摩擦力大小记为f2；比f1和f2的大小，若f1≠f2，则滑动摩擦力大小与接触面粗糙有关；若f1＝f2，则滑动摩擦力大小与接触面粗糙无关。
故答案为：（1）见解答图；木块相对地面静止，拉力与滑动摩擦力二力平衡，大小相等；（2）见解析。
（2024•西城区校级模拟）如图甲所示，在探究摩擦力的实验中，将木块M置于水平桌面的木板上，用轻质弹簧测力计沿着 方向拉动M，M的运动状态和弹簧测力计的示数如下表所示，木块M受到滑动摩擦力的大小为 N．图甲、乙所示的实验情景，其目的是在保证接触面粗糙程度不变的条件下，研究滑动摩擦力的大小是否跟 有关。
【解答】解：（1）用轻质弹簧测力计沿着水平方向拉动M，当M做匀速直线运动时，根据力平衡的条件，测力计示数才等于摩擦力大小，此时木块M受到滑动摩擦力的大小为0.6N；根据影响滑动摩擦力大小的因素，因压力大小和接触面的粗糙程度不变，故木块M受到滑动摩擦力的大小为0.6N；
（2）甲、乙所示的实验情景，接触面粗糙程度不变的条件下，而压力大小发生变化，故研究滑动摩擦力的大小是否跟压力大小有关。
故答案为：水平；0.6；压力大小。
（2024•惠山区校级三模）在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中，小明做了如图所示的3次实验。
（1）比较图中甲、丙两次实验，是为了探究滑动摩擦力大小与 的关系；
（2）小明做图甲中实验时，拉力随时间变化的图象如图A所示，木块的速度随时间变化的图象如图B所示，则第7s时木块所受的摩擦力为 N；
（3）如图C所示，实验时变速拖动长木板，此时木块所受摩擦力大小为 N。
【解答】解：（1）比较图中甲、丙两次实验，压力大小相同，而接触面粗糙程度不同，是为了探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。
（2）根据图B可知，木块在2～6s做匀速直线运动，由A图可知，此时的拉力为3N，根据二力平衡的条件可知，木块受到的摩擦力为3N；因压力大小和接触面的粗糙程度不变，则7s时木块所受的摩擦力不变，仍为3N。
（3）如图C所示，木块相对地面处于静止状态，受到挂在墙上的弹簧测力计的拉力与受到木板施加的滑动摩擦力为一对平衡力，大小相等，方向相反，墙上弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为1.5N，故木块所受摩擦力大小为1.5N。
故答案为：（1）接触面的粗糙程度；（2）3；（3）1.5。
实验序号
实验条件
摩擦力f/N
压力情况
接触面情况
1
等于木块的重力
木板表面较光滑
0.9
2
等于木块和砝码的总重力
木板表面较光滑
1.6
3
等于木块和砝码的总重力
表面较粗糙
2.1
长木板不同表面
弹簧测力计示数/N
一个木块
两个木块重叠
光滑表面
粗糙表面
方案一：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
方案二：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
方案三：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



实验次数
木块放置情况
弹簧测力计示数/N
1
平放
1.2
2
侧放
1.2
3
竖放
1.2
喷雾次数
0
2
4
6
8
10
12
14
摩擦力f/N
3.2
3.6
4.0
3.0
2.8
2.6
2.6
2.6
弹簧测力计F/N
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
砝码重力G/N
0.5
1.0
1.5
2
2.5
木块运动状态
…
静止
静止
加速
匀速
减速
弹簧测力计示数F/N
…
0.4
0.5
0.7
0.6
0.4