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初中物理微专题-验证摩擦力大小的影响因素实验 学案
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这是一份初中物理微专题-验证摩擦力大小的影响因素实验 学案，共7页。
摩擦力分为静摩擦力、滑动摩擦力、滚动摩擦力三类。初中阶段摩擦力的大小只能通过让物体处于静止状态或匀速直线运动状态，根据二力平衡进行测量。因此必备测量工具为：
1.静摩擦力：
（1）水平面上的物体处于静止状态时，为受力平衡状态，此时拉力的大小与静摩擦力的大小相同；
（2）竖直面上时，摩擦力与重力平衡，二者大小相等；
（3）斜面上时，物体所受摩擦力不可简单套用二力平衡，因此一般不出现。
2.滑动摩擦力：
（1）滑动摩擦力大小与压力和接触面粗糙程度有关，在设计实验时压力可通过增减砝码或叠放物块等形式改变；
（2）接触面粗糙程度可换用不同粗糙程度的毛巾木板玻璃等，或将不同材料的物块交换叠放顺序等操作实现；
（3）部分实验要求探究滑动摩擦力与接触面积的关系，此时要注意保证压力和接触面粗糙程度不变，通过竖放侧放物块，或改换大小不同物块的叠放来实现；
（4）在实验时注意要匀速拉动物块，以保证二力平衡的状态减小实验误差，或采用如下的改良措施进行测量。
3.滚动摩擦力：
（1）滚动摩擦力一般与滑动摩擦合并考察，通过变滑动为滚动可以减小摩擦力的大小。
1.在使用弹簧测力计时要沿力的方向进行拉动，与物体运动方向相同，否则会造成测量不准确。
在实验设计时可能不会直接探究小物块受到的摩擦力的大小，而改为更加贴合生活实际的探究内容，例如下图中设计不同鞋底花纹对摩擦力大小的影响。抓住滑动摩擦力的两个影响因素压力和接触面粗糙程度，以及静止或匀速直线的运动状态灵活的设计探究试验即可。
1．在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，小丽选用了如图所示的实验装置。其中长木板放置在水平台面上，弹簧测力计通过定滑轮使得木块A受到水平向右的拉力的作用。
（1）为了测量滑动摩擦力的大小，竖直向上拉动弹簧测力计，使木块A沿水平方向做匀速直线运动。请画出此时木块A的受力示意图。
（2）分析说明（1）中木板受到的压力大小等于木块A受到的重力大小的依据。
（3）利用该装置设计实验证明：“接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大”。请写出主要的实验步骤并画出实验数据记录表格。
2．在冰壶比赛中，常看到队员在冰壶的前方“刷冰”。“刷冰”能使冰的表面熔化成一层薄薄的水。网友解释：这层水使冰壶与冰面的“干摩擦”变成“湿摩擦”，从而减小冰壶所受的摩擦。请你设计实验验证这种解释是否正确。
（1）实验器材： 。
（2）实验步骤： 。
（3）实验结论： 。
3．小伟在网上购买一对心仪的鞋子，但在收货后发现鞋子左右脚的款式，重量和鞋底花纹样式均不相同，如图所示。小伟在深感无奈的同时也想知道走在比较光滑的瓷砖路面上哪种鞋底花纹的防滑性能更好。请你帮小伟设计实验，研究比较A鞋和B鞋哪种的鞋底花纹在瓷砖路面上的防滑性能更好。请写出实验步骤（可以配图）、设计记录数据的表格和判断实验结论的方法，器材自定。
（1）实验步骤： ；
（2）实验表格设计： ；
（3）判断方法： 。
物理量
测量工具
力（重力、拉力、摩擦力、浮力）
弹簧测力计
参考答案：
1．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析
【详解】解：（1）木块A沿水平方向做匀速直线运动，在水平方向上摩擦力和拉力是一对平衡力，在竖直方向上木块受到的重力G和支持力F支也是一对平衡力，受力示意图如下图
（2）因物体做匀速直线运动，由受力分析图知道，物体受到的支持力与重力二力平衡，大小相等；又因为木板受到的压力与物体所受支持力是相互作用力，大小相等，所以木板受到的压力大小等于木块A受到的重力大小。
（3）主要的实验步骤
①用弹簧测力计测木块的重力G木，记录在表格中。
②竖直向上拉动弹簧测力计使木块在水平面上做匀速直线运动，读出测力计示数F并记录。
③向木块上依次增加钩码，仿照②再做两次实验，并测出对应的钩码重力G码并记录。
④依据f=F，F压=G木+G码计算出f、F压并记录。
要求：保证粗糙程度不变，改变压力的大小至少三次；测量出压力的|的行数可大小；测出摩擦力的大小
根据步骤
数据记录表：
2． 弹簧测力计、小木块、玻璃板、水 见解析 见解析
【详解】（1）[1]根据二力平衡条件，利用控制变量法可设计如下实验过程，实验器材：弹簧测力计、小木块、玻璃板、水。
（2）[2]实验步骤：①把小木块放在水平玻璃板上，用弹簧测力计沿水平方向拉小木块做匀速直线运动读出测力计示数F1；
②在玻璃板上蘸些水，用弹簧测力计沿水平方向拉小木块在玻璃板上做匀速直线运动，读出测力计示数F2；
（3）[3]实验结论：若F2＜F1，湿摩擦小于干摩擦；若F2=F1，湿摩擦等于干摩擦；若F2＞F1，湿摩擦大于干摩擦。
3． 见解析
见解析
【详解】（1）[1]实验步骤：a．把B放在A上面，用弹簧测力计水平拉动使鞋匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数F1；b．把A放在B上面，用弹簧测力计水平拉动使鞋匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数F2。
（2）[2]表格如下：
（3）[3]判断方法：若F1＞F2，则A鞋防滑性能更好；若F1＜F2，则B鞋防滑性能更好；若F1＝F2，则A、B鞋防滑性能一样。
GA/N
GM/N
F压/N
F拉/N
f/N
序号
压力大小F压/N
接触面
弹簧测力计示数F/N
1
A的表面
2
B的表面
序号
压力大小F压/N
接触面
弹簧测力计示数F/N
1
A的表面
2
B的表面
摩擦力分为静摩擦力、滑动摩擦力、滚动摩擦力三类。初中阶段摩擦力的大小只能通过让物体处于静止状态或匀速直线运动状态，根据二力平衡进行测量。因此必备测量工具为：
1.静摩擦力：
（1）水平面上的物体处于静止状态时，为受力平衡状态，此时拉力的大小与静摩擦力的大小相同；
（2）竖直面上时，摩擦力与重力平衡，二者大小相等；
（3）斜面上时，物体所受摩擦力不可简单套用二力平衡，因此一般不出现。
2.滑动摩擦力：
（1）滑动摩擦力大小与压力和接触面粗糙程度有关，在设计实验时压力可通过增减砝码或叠放物块等形式改变；
（2）接触面粗糙程度可换用不同粗糙程度的毛巾木板玻璃等，或将不同材料的物块交换叠放顺序等操作实现；
（3）部分实验要求探究滑动摩擦力与接触面积的关系，此时要注意保证压力和接触面粗糙程度不变，通过竖放侧放物块，或改换大小不同物块的叠放来实现；
（4）在实验时注意要匀速拉动物块，以保证二力平衡的状态减小实验误差，或采用如下的改良措施进行测量。
3.滚动摩擦力：
（1）滚动摩擦力一般与滑动摩擦合并考察，通过变滑动为滚动可以减小摩擦力的大小。
1.在使用弹簧测力计时要沿力的方向进行拉动，与物体运动方向相同，否则会造成测量不准确。
在实验设计时可能不会直接探究小物块受到的摩擦力的大小，而改为更加贴合生活实际的探究内容，例如下图中设计不同鞋底花纹对摩擦力大小的影响。抓住滑动摩擦力的两个影响因素压力和接触面粗糙程度，以及静止或匀速直线的运动状态灵活的设计探究试验即可。
1．在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，小丽选用了如图所示的实验装置。其中长木板放置在水平台面上，弹簧测力计通过定滑轮使得木块A受到水平向右的拉力的作用。
（1）为了测量滑动摩擦力的大小，竖直向上拉动弹簧测力计，使木块A沿水平方向做匀速直线运动。请画出此时木块A的受力示意图。
（2）分析说明（1）中木板受到的压力大小等于木块A受到的重力大小的依据。
（3）利用该装置设计实验证明：“接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大”。请写出主要的实验步骤并画出实验数据记录表格。
2．在冰壶比赛中，常看到队员在冰壶的前方“刷冰”。“刷冰”能使冰的表面熔化成一层薄薄的水。网友解释：这层水使冰壶与冰面的“干摩擦”变成“湿摩擦”，从而减小冰壶所受的摩擦。请你设计实验验证这种解释是否正确。
（1）实验器材： 。
（2）实验步骤： 。
（3）实验结论： 。
3．小伟在网上购买一对心仪的鞋子，但在收货后发现鞋子左右脚的款式，重量和鞋底花纹样式均不相同，如图所示。小伟在深感无奈的同时也想知道走在比较光滑的瓷砖路面上哪种鞋底花纹的防滑性能更好。请你帮小伟设计实验，研究比较A鞋和B鞋哪种的鞋底花纹在瓷砖路面上的防滑性能更好。请写出实验步骤（可以配图）、设计记录数据的表格和判断实验结论的方法，器材自定。
（1）实验步骤： ；
（2）实验表格设计： ；
（3）判断方法： 。
物理量
测量工具
力（重力、拉力、摩擦力、浮力）
弹簧测力计
参考答案：
1．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析
【详解】解：（1）木块A沿水平方向做匀速直线运动，在水平方向上摩擦力和拉力是一对平衡力，在竖直方向上木块受到的重力G和支持力F支也是一对平衡力，受力示意图如下图
（2）因物体做匀速直线运动，由受力分析图知道，物体受到的支持力与重力二力平衡，大小相等；又因为木板受到的压力与物体所受支持力是相互作用力，大小相等，所以木板受到的压力大小等于木块A受到的重力大小。
（3）主要的实验步骤
①用弹簧测力计测木块的重力G木，记录在表格中。
②竖直向上拉动弹簧测力计使木块在水平面上做匀速直线运动，读出测力计示数F并记录。
③向木块上依次增加钩码，仿照②再做两次实验，并测出对应的钩码重力G码并记录。
④依据f=F，F压=G木+G码计算出f、F压并记录。
要求：保证粗糙程度不变，改变压力的大小至少三次；测量出压力的|的行数可大小；测出摩擦力的大小
根据步骤
数据记录表：
2． 弹簧测力计、小木块、玻璃板、水 见解析 见解析
【详解】（1）[1]根据二力平衡条件，利用控制变量法可设计如下实验过程，实验器材：弹簧测力计、小木块、玻璃板、水。
（2）[2]实验步骤：①把小木块放在水平玻璃板上，用弹簧测力计沿水平方向拉小木块做匀速直线运动读出测力计示数F1；
②在玻璃板上蘸些水，用弹簧测力计沿水平方向拉小木块在玻璃板上做匀速直线运动，读出测力计示数F2；
（3）[3]实验结论：若F2＜F1，湿摩擦小于干摩擦；若F2=F1，湿摩擦等于干摩擦；若F2＞F1，湿摩擦大于干摩擦。
3． 见解析
见解析
【详解】（1）[1]实验步骤：a．把B放在A上面，用弹簧测力计水平拉动使鞋匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数F1；b．把A放在B上面，用弹簧测力计水平拉动使鞋匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数F2。
（2）[2]表格如下：
（3）[3]判断方法：若F1＞F2，则A鞋防滑性能更好；若F1＜F2，则B鞋防滑性能更好；若F1＝F2，则A、B鞋防滑性能一样。
GA/N
GM/N
F压/N
F拉/N
f/N
序号
压力大小F压/N
接触面
弹簧测力计示数F/N
1
A的表面
2
B的表面
序号
压力大小F压/N
接触面
弹簧测力计示数F/N
1
A的表面
2
B的表面
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