专题8探究影响滑动摩擦力大小的因素实验专项突破（知识串讲）-八年级物理下学期期中期末考点大串讲（人教版）

专题8探究影响滑动摩擦力大小的因素实验专项突破甲乙丙【实验结论】滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力大小有关，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大；滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。【实验方法】（1）控制变量法：①探究滑动摩擦力的大小与压力的关系，控制接触面的粗糙程度不变，改变物块对接触面的压力，比较压力不同时滑动摩擦力的大小关系；②探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，控制压力大小不变，改变接触面粗糙程度，比较接触面粗糙程度不同时滑动摩擦力的大小关系。（2）转换法：通过读取弹簧测力计的示数间接反映滑动摩擦力大小。【交流与讨论】（1）实验中要水平匀速拉动木块，使木块做匀速直线运动，重力和支持力平衡，才能保证拉力大小等于滑动摩擦力。（2）滑动摩擦力的大小与运动速度大小、接触面面积的大小无关。【实验评估】实验中很难控制水平匀速拉动弹簧测力计，所以会导致弹簧测力计的示数不稳定。因此，将实验方案改进如下，对比甲图，乙装置优点：不需要水匀速拉动木板，弹簧测力计实数始终等于滑动摩擦力大小。1．探究影响摩擦力大小的因素【知识点的认识】提出问题：生活经验告诉我们，在水平面上移动越重的物体，所用的力就要越大；在不同的物体表面上推动同一物体，所用的力也不一样；由此我们猜想滑动摩擦力的大小是否跟物体之间的压力大小和接触面的粗糙程度有关呢？实验器材：一个木块、一块长木板、一块长玻璃板、一条长毛巾、一个弹簧测力计、砝码若干实验步骤：如图所示，用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动，从而测出木块和木板、木块和毛巾、木块和玻璃板之间的摩擦力，在木块上加砝码，改变压力，再测出木块和木板之间的摩擦力，并且记下各种情况下弹簧测力计的示数，即摩擦力的大小，填在表格中研究方法：控制变量法、转换法实验数据：实验序号实验条件摩擦力f/N压力情况接触面情况1木块木板表面0.92木块毛巾表面2.63木块玻璃板表面0.64木块和砝码木板表面2.1分析论证：（1）为了保证压力等于木板上物体的重力，必须在水平桌面上做实验（2）实验时所用的木板要足够长，以保证木块在上面画的时有匀速运动的过程（3）弹簧测力计拉木块做匀速直线运动，目的是使木块在水平方向上受到的拉力和摩擦力构成平衡力，这样读出拉力的大小，就可以知道摩擦力的大小了．由此推理可知，当物体在同一直线上的摩擦力和拉力作用下处于平衡状态时，可利用平衡力的知识求摩擦力的大小．得出结论：滑动摩擦力的大小和接触面的粗糙程度有关．接触面的粗糙程度相同时，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．【命题方向】题目以考查滑动摩擦力的测量方法和控制变量法的运用进行命题例：用图1所示的装置探究摩擦力跟压力大小的关系．（1）实验时，拉动木块在水平木板上做匀速直线运动，弹簧测力计的示数就等于摩擦力的大小，因为这时的拉力和摩擦力是一对平衡力．（2）某次实验中弹簧测力计的指针位置如图1所示，它的示数是1.6N．实验次数12345压力F/N34567摩擦力f/N0.60.81.01.21.4（3）改变木块上所加钩码的个数进行多次实验，记录的数据如表所示，请根据表中的数据，在图2中画出摩擦力随压力大小变化的关系图象．（4）分析图象可知：当接触面的粗糙程度一定时，摩擦力跟压力的大小成正比．（5）实验结束后，小丽同学想探究摩擦力是否与接触面的大小有关，她用弹簧测力计测出木块在水平面上做匀速直线运动时的摩擦力，然后将木块沿竖直方向锯掉一半，测得摩擦力的大小也变为原来的一半．她由此得出：当接触面的粗糙程度一定时，接触面越小，摩擦力越小．你认为她的结论正确吗？不正确，理由是：没有控制压力大小不变．分析：（1）根据二力平衡的知识可知，要让木块在水平板面上做匀速直线运动，只有这样才可以测出摩擦力；（2）弹簧测力计读数要首先明确刻度的标注方向，读数时应从小刻度向大刻度方向观察，同时认清分度值，并细心数格，才能保证读数的正确性；（3）利用描点法，横坐标对应压力，纵坐标对应摩擦力，绘制出图象；（4）从数据上看，接触面粗糙程度一定时，压力越大，受到的摩擦力越大；（5）滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关，探究滑动摩擦力大小跟接触面积大小的关系时，控制压力大小和接触面粗糙程度不变．受到的摩擦力越大；（5）滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关，探究滑动摩擦力大小跟接触面积大小的关系时，控制压力大小和接触面粗糙程度不变．解：（1）摩擦力和弹簧测力计的拉力是水平方向上一对方向相反的力，若木块匀速直线运动，匀速直线运动状态就是一种平衡状态，此时摩擦力和弹簧测力计的拉力就是水平方向的一对平衡力，读出弹簧测力计的示数，就等于摩擦力；（2）读图可知，弹簧测力计把1N分成了5份，其分度值为0.2N，故该测力计的示数为1N+0.2N×3＝1.6N；（3）图中横坐标对应的是压力，纵坐标对应的是摩擦力，把表中的数据用描点法绘制图象如下：（4）从图象上看出，这是个正比例函数图象，在接触面的粗糙程度一定时，摩擦力的大小与压力的大小成正比；（5）因为滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，在研究滑动摩擦力大小跟接触面面积的关系时，应保持压力大小和接触面的粗糙程度不变，小丽将木块沿竖直方向截去一半后，虽然接触面的粗糙程度没变，但木块对接触面的压力减小了一半，所以得出了错误的结论．故答案为：（1）平衡；（2）1.6；（3）如上图；（4）正比；（5）不正确；没有控制压力大小不变．点评：本题考查的是探究影响摩擦力大小的实验，涉及到的知识点比较多，有：平衡力、影响摩擦力大小的因素、实验数据的分析能力、图象的分析能力，实验中采用的是控制变量法，是中考常考的实验之一，是一道综合题，也是一道好题．【解题方法点拨】滑动摩擦力的大小不能直接测量，只能通过测量拉力的方法间接测量．只有把物体放在水平支持面上，让弹簧测力计沿水平方向匀速拉动物体时，滑动摩擦力的大小才等于弹簧测力计示数．滑动摩擦力大小的决定因素是接触面间的压力和接触面粗糙程度，与接触面积大小无关，与运动速度的大小无关，与是否做匀速直线运动无关，与拉力的大小等因素无关．【知识点的认识】有关摩擦力的设计试验一般研究两种摩擦力：1、对“静摩擦力”的学习（1）提出问题：什么情况下产生静摩擦力？让学生思考讨论。让学生重复刚才实验，注意观察弹簧秤读数，发现问题，得出最大静摩擦力概念和静摩擦力范围。（0＜F≤Fmax）（2）学生活动：将木块置于水平桌面上，用细线连接木块和弹簧秤，用力水平拉弹簧秤，不要使木块移动，并读数。回答问题：桌面对木块有阻力作用。（3）思考讨论静摩擦力产生的条件：接触，弹性形变，相对运动趋势。（4）重复实验，慢慢拉动木块，注意观察弹簧秤读数（木块刚开始移动时读数最大）。点评：通过实验得到静摩擦力的概念，分析出静摩擦力的产生条件，再得到最大静摩擦力的概念。例如给学生出示课堂练习：（1）如图所示，人用力推木箱，但没有推动。地面对木箱有无摩擦力？学生活动：完成练习：注意学习假设法和二力平衡法在分析静摩擦力时的运用。★点评：由实验分析静摩擦力有无，教给学生分析判定静摩擦力的方法。教师活动：指导学生完成实验和分析皮带传送问题，总结出静摩擦力的方向。学生活动：将毛刷放置于水平桌面上，用手按住向前推（不要移动），观察毛的变化（弯曲）回答老师问题（摩擦力方向与运动方向相反）观察皮带传送问题，判定物体所受摩擦力的方向。（与运动方向相向）总结：与相对运动趋势方向相反点评：通过实验分析静摩擦力的方向。2、对“滑动摩擦力”的学习教师活动：让学生重复实验，提问学生：木块移动时弹簧秤有无读数，得到滑动摩擦力概念。提问学生：滑动摩擦力的大小与什么有关？让学生讨论回答。用实验探究滑动摩擦力与压力的关系（控制实验条件：接触面不变）一块二块三块木块与桌面间压力弹簧秤读数得到：F∝FN让学生再次实验：讨论滑动摩擦力与接触面的关系。（控制实验条件：压力不变）讲解：动摩擦因数μ，大小与材料和接触面的粗糙程度有关。学生活动：重复弹簧拉木块的实验，在木块匀速运动的条件下，观察弹簧秤的读数。讨论滑动摩擦力与什么有关（压力和接触面的粗糙程度）（l）用弹簧秤分别拉一个，两个，三个木块（叠放），将每次的读数填在设计的表格中，分析比较：摩擦力与压力的关系。（成正比）（2）分别在桌面，玻璃板和毛巾上用弹簧秤拉动木块。观察记录弹簧秤读数。（接触面粗糙的摩擦力大）（3）在光滑桌面上和粗糙木板上分别拉动同一木块，并