專題8探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)突破（知識(shí)串講）-八年級(jí)物理下學(xué)期期中期末考點(diǎn)大串講（人教版）

專題8探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)突破甲乙丙【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】滑動(dòng)摩擦力的大小跟接觸面所受的壓力大小有關(guān)，接觸面受到的壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大；滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大?！緦?shí)驗(yàn)方法】（1）控制變量法：①探究滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力的關(guān)系，控制接觸面的粗糙程度不變，改變物塊對(duì)接觸面的壓力，比較壓力不同時(shí)滑動(dòng)摩擦力的大小關(guān)系；②探究滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面粗糙程度的關(guān)系，控制壓力大小不變，改變接觸面粗糙程度，比較接觸面粗糙程度不同時(shí)滑動(dòng)摩擦力的大小關(guān)系。（2）轉(zhuǎn)換法：通過(guò)讀取彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)間接反映滑動(dòng)摩擦力大小。【交流與討論】（1）實(shí)驗(yàn)中要水平勻速拉動(dòng)木塊，使木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，重力和支持力平衡，才能保證拉力大小等于滑動(dòng)摩擦力。（2）滑動(dòng)摩擦力的大小與運(yùn)動(dòng)速度大小、接觸面面積的大小無(wú)關(guān)。【實(shí)驗(yàn)評(píng)估】實(shí)驗(yàn)中很難控制水平勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，所以會(huì)導(dǎo)致彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不穩(wěn)定。因此，將實(shí)驗(yàn)方案改進(jìn)如下，對(duì)比甲圖，乙裝置優(yōu)點(diǎn)：不需要水勻速拉動(dòng)木板，彈簧測(cè)力計(jì)實(shí)數(shù)始終等于滑動(dòng)摩擦力大小。1．探究影響摩擦力大小的因素【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】提出問(wèn)題：生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們，在水平面上移動(dòng)越重的物體，所用的力就要越大；在不同的物體表面上推動(dòng)同一物體，所用的力也不一樣；由此我們猜想滑動(dòng)摩擦力的大小是否跟物體之間的壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)呢？實(shí)驗(yàn)器材：一個(gè)木塊、一塊長(zhǎng)木板、一塊長(zhǎng)玻璃板、一條長(zhǎng)毛巾、一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)、砝碼若干實(shí)驗(yàn)步驟：如圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)拉著木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從而測(cè)出木塊和木板、木塊和毛巾、木塊和玻璃板之間的摩擦力，在木塊上加砝碼，改變壓力，再測(cè)出木塊和木板之間的摩擦力，并且記下各種情況下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，即摩擦力的大小，填在表格中研究方法：控制變量法、轉(zhuǎn)換法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)序號(hào)實(shí)驗(yàn)條件摩擦力f/N壓力情況接觸面情況1木塊木板表面0.92木塊毛巾表面2.63木塊玻璃板表面0.64木塊和砝碼木板表面2.1分析論證：（1）為了保證壓力等于木板上物體的重力，必須在水平桌面上做實(shí)驗(yàn)（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的木板要足夠長(zhǎng)，以保證木塊在上面畫的時(shí)有勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程（3）彈簧測(cè)力計(jì)拉木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，目的是使木塊在水平方向上受到的拉力和摩擦力構(gòu)成平衡力，這樣讀出拉力的大小，就可以知道摩擦力的大小了．由此推理可知，當(dāng)物體在同一直線上的摩擦力和拉力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，可利用平衡力的知識(shí)求摩擦力的大?。贸鼋Y(jié)論：滑動(dòng)摩擦力的大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)．接觸面的粗糙程度相同時(shí)，壓力越大滑動(dòng)摩擦力越大；壓力相同時(shí)，接觸面越粗糙滑動(dòng)摩擦力越大．【命題方向】題目以考查滑動(dòng)摩擦力的測(cè)量方法和控制變量法的運(yùn)用進(jìn)行命題例：用圖1所示的裝置探究摩擦力跟壓力大小的關(guān)系．（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，拉動(dòng)木塊在水平木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就等于摩擦力的大小，因?yàn)檫@時(shí)的拉力和摩擦力是一對(duì)平衡力．（2）某次實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)的指針位置如圖1所示，它的示數(shù)是1.6N．實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345壓力F/N34567摩擦力f/N0.60.81.01.21.4（3）改變木塊上所加鉤碼的個(gè)數(shù)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，記錄的數(shù)據(jù)如表所示，請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖2中畫出摩擦力隨壓力大小變化的關(guān)系圖象．（4）分析圖象可知：當(dāng)接觸面的粗糙程度一定時(shí)，摩擦力跟壓力的大小成正比．（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小麗同學(xué)想探究摩擦力是否與接觸面的大小有關(guān)，她用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力，然后將木塊沿豎直方向鋸掉一半，測(cè)得摩擦力的大小也變?yōu)樵瓉?lái)的一半．她由此得出：當(dāng)接觸面的粗糙程度一定時(shí)，接觸面越小，摩擦力越?。阏J(rèn)為她的結(jié)論正確嗎？不正確，理由是：沒(méi)有控制壓力大小不變．分析：（1）根據(jù)二力平衡的知識(shí)可知，要讓木塊在水平板面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，只有這樣才可以測(cè)出摩擦力；（2）彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)要首先明確刻度的標(biāo)注方向，讀數(shù)時(shí)應(yīng)從小刻度向大刻度方向觀察，同時(shí)認(rèn)清分度值，并細(xì)心數(shù)格，才能保證讀數(shù)的正確性；（3）利用描點(diǎn)法，橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)壓力，縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)摩擦力，繪制出圖象；（4）從數(shù)據(jù)上看，接觸面粗糙程度一定時(shí)，壓力越大，受到的摩擦力越大；（5）滑動(dòng)摩擦力大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關(guān)，探究滑動(dòng)摩擦力大小跟接觸面積大小的關(guān)系時(shí)，控制壓力大小和接觸面粗糙程度不變．受到的摩擦力越大；（5）滑動(dòng)摩擦力大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關(guān)，探究滑動(dòng)摩擦力大小跟接觸面積大小的關(guān)系時(shí)，控制壓力大小和接觸面粗糙程度不變．解：（1）摩擦力和彈簧測(cè)力計(jì)的拉力是水平方向上一對(duì)方向相反的力，若木塊勻速直線運(yùn)動(dòng)，勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就是一種平衡狀態(tài)，此時(shí)摩擦力和彈簧測(cè)力計(jì)的拉力就是水平方向的一對(duì)平衡力，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，就等于摩擦力；（2）讀圖可知，彈簧測(cè)力計(jì)把1N分成了5份，其分度值為0.2N，故該測(cè)力計(jì)的示數(shù)為1N+0.2N×3＝1.6N；（3）圖中橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的是壓力，縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的是摩擦力，把表中的數(shù)據(jù)用描點(diǎn)法繪制圖象如下：（4）從圖象上看出，這是個(gè)正比例函數(shù)圖象，在接觸面的粗糙程度一定時(shí)，摩擦力的大小與壓力的大小成正比；（5）因?yàn)榛瑒?dòng)摩擦力的大小與壓力的大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)，在研究滑動(dòng)摩擦力大小跟接觸面面積的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持壓力大小和接觸面的粗糙程度不變，小麗將木塊沿豎直方向截去一半后，雖然接觸面的粗糙程度沒(méi)變，但木塊對(duì)接觸面的壓力減小了一半，所以得出了錯(cuò)誤的結(jié)論．故答案為：（1）平衡；（2）1.6；（3）如上圖；（4）正比；（5）不正確；沒(méi)有控制壓力大小不變．點(diǎn)評(píng)：本題考查的是探究影響摩擦力大小的實(shí)驗(yàn)，涉及到的知識(shí)點(diǎn)比較多，有：平衡力、影響摩擦力大小的因素、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析能力、圖象的分析能力，實(shí)驗(yàn)中采用的是控制變量法，是中考?？嫉膶?shí)驗(yàn)之一，是一道綜合題，也是一道好題．【解題方法點(diǎn)撥】滑動(dòng)摩擦力的大小不能直接測(cè)量，只能通過(guò)測(cè)量拉力的方法間接測(cè)量．只有把物體放在水平支持面上，讓彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向勻速拉動(dòng)物體時(shí)，滑動(dòng)摩擦力的大小才等于彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)．滑動(dòng)摩擦力大小的決定因素是接觸面間的壓力和接觸面粗糙程度，與接觸面積大小無(wú)關(guān)，與運(yùn)動(dòng)速度的大小無(wú)關(guān)，與是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，與拉力的大小等因素?zé)o關(guān)．【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】有關(guān)摩擦力的設(shè)計(jì)試驗(yàn)一般研究?jī)煞N摩擦力：1、對(duì)“靜摩擦力”的學(xué)習(xí)（1）提出問(wèn)題：什么情況下產(chǎn)生靜摩擦力？讓學(xué)生思考討論。讓學(xué)生重復(fù)剛才實(shí)驗(yàn)，注意觀察彈簧秤讀數(shù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，得出最大靜摩擦力概念和靜摩擦力范圍。（0＜F≤Fmax）（2）學(xué)生活動(dòng)：將木塊置于水平桌面上，用細(xì)線連接木塊和彈簧秤，用力水平拉彈簧秤，不要使木塊移動(dòng)，并讀數(shù)。回答問(wèn)題：桌面對(duì)木塊有阻力作用。（3）思考討論靜摩擦力產(chǎn)生的條件：接觸，彈性形變，相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。（4）重復(fù)實(shí)驗(yàn)，慢慢拉動(dòng)木塊，注意觀察彈簧秤讀數(shù)（木塊剛開始移動(dòng)時(shí)讀數(shù)最大）。點(diǎn)評(píng)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到靜摩擦力的概念，分析出靜摩擦力的產(chǎn)生條件，再得到最大靜摩擦力的概念。例如給學(xué)生出示課堂練習(xí)：（1）如圖所示，人用力推木箱，但沒(méi)有推動(dòng)。地面對(duì)木箱有無(wú)摩擦力？學(xué)生活動(dòng)：完成練習(xí)：注意學(xué)習(xí)假設(shè)法和二力平衡法在分析靜摩擦力時(shí)的運(yùn)用。★點(diǎn)評(píng)：由實(shí)驗(yàn)分析靜摩擦力有無(wú)，教給學(xué)生分析判定靜摩擦力的方法。教師活動(dòng)：指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)和分析皮帶傳送問(wèn)題，總結(jié)出靜摩擦力的方向。學(xué)生活動(dòng)：將毛刷放置于水平桌面上，用手按住向前推（不要移動(dòng)），觀察毛的變化（彎曲）回答老師問(wèn)題（摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反）觀察皮帶傳送問(wèn)題，判定物體所受摩擦力的方向。（與運(yùn)動(dòng)方向相向）總結(jié)：與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反點(diǎn)評(píng)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析靜摩擦力的方向。2、對(duì)“滑動(dòng)摩擦力”的學(xué)習(xí)教師活動(dòng)：讓學(xué)生重復(fù)實(shí)驗(yàn)，提問(wèn)學(xué)生：木塊移動(dòng)時(shí)彈簧秤有無(wú)讀數(shù)，得到滑動(dòng)摩擦力概念。提問(wèn)學(xué)生：滑動(dòng)摩擦力的大小與什么有關(guān)？讓學(xué)生討論回答。用實(shí)驗(yàn)探究滑動(dòng)摩擦力與壓力的關(guān)系（控制實(shí)驗(yàn)條件：接觸面不變）一塊二塊三塊木塊與桌面間壓力彈簧秤讀數(shù)得到：F∝FN讓學(xué)生再次實(shí)驗(yàn)：討論滑動(dòng)摩擦力與接觸面的關(guān)系。（控制實(shí)驗(yàn)條件：壓力不變）講解：動(dòng)摩擦因數(shù)μ，大小與材料和接觸面的粗糙程度有關(guān)。學(xué)生活動(dòng)：重復(fù)彈簧拉木塊的實(shí)驗(yàn)，在木塊勻速運(yùn)動(dòng)的條件下，觀察彈簧秤的讀數(shù)。討論滑動(dòng)摩擦力與什么有關(guān)（壓力和接觸面的粗糙程度）（l）用彈簧秤分別拉一個(gè)，兩個(gè)，三個(gè)木塊（疊放），將每次的讀數(shù)填在設(shè)計(jì)的表格中，分析比較：摩擦力與壓力的關(guān)系。（成正比）（2）分別在桌面，玻璃板和毛巾上用彈簧秤拉動(dòng)木塊。觀察記錄彈簧秤讀數(shù)。（接觸面粗糙的摩擦力大）（3）在光滑桌面上和粗糙木板上分別拉動(dòng)同一木塊，并