登录
16.为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”，小明利用完全相同的两块木块A、B设计了如图所示的实验。
(1)测量前，发现弹簧测力计指针不在零刻度线上，实验前应该先在水平方向对弹簧测力计的指针进行
(2)比较图中
(3)比较图中乙、丙两次实验，我们可以得到的初步结论是：滑动摩擦力的大小与
(4)小明在实验时发现弹簧测力计的示数不是很稳定，而且很难控制物体做匀速直线运动，于是对实验装置进行了改进，如图丁所示。两个传感器可分别显示拉力和压力的大小。拉力传感器的示数
(5)使用此装置实验时，
(6)若想利用此装置探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系，下列方法不可行的是
A.将长木板更换为玻璃板
B.将铜块更换为等大的木块
C.将沙桶更换为钩码
(1)测量前，发现弹簧测力计指针不在零刻度线上，实验前应该先在水平方向对弹簧测力计的指针进行
校零
。(2)比较图中
甲、乙
两次实验，我们可以初步得到的结论是：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。(3)比较图中乙、丙两次实验，我们可以得到的初步结论是：滑动摩擦力的大小与
压力
大小有关。(4)小明在实验时发现弹簧测力计的示数不是很稳定，而且很难控制物体做匀速直线运动，于是对实验装置进行了改进，如图丁所示。两个传感器可分别显示拉力和压力的大小。拉力传感器的示数
等于
（选填“大于”“等于”或“小于”）铜块受到的摩擦力，往沙桶中加减沙子的目的是探究滑动摩擦力的大小与压力大小
的关系。(5)使用此装置实验时，
不需要
（选填“需要”或“不需要”）匀速拉动长木板。(6)若想利用此装置探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系，下列方法不可行的是
BC
。A.将长木板更换为玻璃板
B.将铜块更换为等大的木块
C.将沙桶更换为钩码
答案
16.(1)校零 (2)甲、乙 (3)压力
(4)等于 压力大小 (5)不需要 (6)BC
(4)等于 压力大小 (5)不需要 (6)BC
解析
【分析】
本题围绕“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验展开，需结合控制变量法、二力平衡原理分析各问题：
1. 弹簧测力计使用前需校零，水平方向使用前要在水平方向完成校零，保证测量准确；
2. 探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，需控制压力大小不变，仅改变接触面粗糙程度，据此匹配对应实验；
3. 对比乙、丙实验，需明确变量为压力大小，据此推导结论；
4. 丁装置中铜块静止，受力平衡，可据此判断拉力传感器示数与摩擦力的关系；加减沙子会改变拉力，进而探究滑动摩擦力与压力的关系；
5. 丁装置中铜块始终静止，受力平衡，无需匀速拉动长木板即可测量摩擦力；
6. 探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，需控制压力相同，改变接触面，据此判断选项是否可行。
【解析】
(1) 弹簧测力计使用前，若指针未对准零刻度线，实验前应先在水平方向对指针进行校零，确保测量的力准确；
(2) 要探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系，需控制压力大小相同，改变接触面粗糙程度。甲、乙两次实验中，压力均为木块A的重力，接触面分别为玻璃和木板，符合控制变量要求，故选择甲、乙两次实验；
(3) 乙、丙两次实验中，接触面均为木板（粗糙程度相同），丙中木块A上方多了木块B，压力更大，弹簧测力计示数更大，因此结论为：滑动摩擦力的大小与压力大小有关；
(4) 丁装置中，铜块保持静止，水平方向受力平衡，拉力传感器的示数等于铜块受到的摩擦力；往沙桶中加减沙子，会改变沙桶对铜块的拉力，进而改变铜块对长木板的压力，目的是探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系；
(5) 丁装置中，铜块始终处于静止状态，受力平衡，无论长木板是否匀速运动，铜块受到的摩擦力大小都等于拉力传感器的示数，因此不需要匀速拉动长木板；
(6) 探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系，需控制压力相同，改变接触面：
A选项：将长木板更换为玻璃板，改变了接触面，压力不变，可行；
B选项：将铜块更换为等大的木块，改变了接触面，压力不变，可行；
C选项：将沙桶更换为钩码，仅改变了拉力的稳定性，未改变接触面，也未改变压力，不可行；故选BC。
【答案】
(1)校零 (2)甲、乙 (3)压力 (4)等于；压力大小 (5)不需要 (6)BC
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素；弹簧测力计的使用；控制变量法
【点评】
本题是探究滑动摩擦力影响因素的经典实验题，重点考查控制变量法的应用、实验装置的改进分析，以及二力平衡在实验中的应用，需要学生理解实验原理和变量控制的核心，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题围绕“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验展开，需结合控制变量法、二力平衡原理分析各问题：
1. 弹簧测力计使用前需校零，水平方向使用前要在水平方向完成校零，保证测量准确；
2. 探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，需控制压力大小不变，仅改变接触面粗糙程度，据此匹配对应实验；
3. 对比乙、丙实验，需明确变量为压力大小，据此推导结论；
4. 丁装置中铜块静止，受力平衡，可据此判断拉力传感器示数与摩擦力的关系；加减沙子会改变拉力，进而探究滑动摩擦力与压力的关系；
5. 丁装置中铜块始终静止，受力平衡，无需匀速拉动长木板即可测量摩擦力；
6. 探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，需控制压力相同，改变接触面，据此判断选项是否可行。
【解析】
(1) 弹簧测力计使用前，若指针未对准零刻度线，实验前应先在水平方向对指针进行校零，确保测量的力准确；
(2) 要探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系，需控制压力大小相同，改变接触面粗糙程度。甲、乙两次实验中，压力均为木块A的重力，接触面分别为玻璃和木板，符合控制变量要求，故选择甲、乙两次实验；
(3) 乙、丙两次实验中，接触面均为木板（粗糙程度相同），丙中木块A上方多了木块B，压力更大，弹簧测力计示数更大，因此结论为：滑动摩擦力的大小与压力大小有关；
(4) 丁装置中，铜块保持静止，水平方向受力平衡，拉力传感器的示数等于铜块受到的摩擦力；往沙桶中加减沙子，会改变沙桶对铜块的拉力，进而改变铜块对长木板的压力，目的是探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系；
(5) 丁装置中，铜块始终处于静止状态，受力平衡，无论长木板是否匀速运动，铜块受到的摩擦力大小都等于拉力传感器的示数，因此不需要匀速拉动长木板；
(6) 探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系，需控制压力相同，改变接触面：
A选项：将长木板更换为玻璃板，改变了接触面，压力不变，可行；
B选项：将铜块更换为等大的木块，改变了接触面，压力不变，可行；
C选项：将沙桶更换为钩码，仅改变了拉力的稳定性，未改变接触面，也未改变压力，不可行；故选BC。
【答案】
(1)校零 (2)甲、乙 (3)压力 (4)等于；压力大小 (5)不需要 (6)BC
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素；弹簧测力计的使用；控制变量法
【点评】
本题是探究滑动摩擦力影响因素的经典实验题，重点考查控制变量法的应用、实验装置的改进分析，以及二力平衡在实验中的应用，需要学生理解实验原理和变量控制的核心，难度适中。
【难度系数】
0.5
阅读短文,回答问题:
平时我们感觉到自己有多重时,这种感觉来自支撑力。如果失去支撑,我们就会失去对重力的感觉。例如,在蹦极运动中,一个人从高处跃下,在下落的过程中,因为失去了支撑,所以此人将体验到类似在太空中才有的失重感。但是,失重环境中物体的重力却仍然存在。
我们平常说的重力是由地球引力产生的。因此,不少人会误认为,人造卫星所在的轨道距离地面比较远,地球对它们的引力就很微弱,所以卫星处于“微重力”状态。这种说法是不对的。根据$G=mg$,同一个物体所受的重力通常与$g$的值有关。距离地球越远,$g$的值就越小,然而,就算是在距离地面200 km的高度,$g$的值也没有降低多少,大约为地面的0.94,而在1 000 km的高度,其值约为地面的0.75。也就是说,一个物体在地面重100 N,到了1 000 km高度,依然受到75 N的重力。国际空间站到地球的距离不超过420 km,因此,它受到的地球引力并没有减少多少。因此,如果我们把“微重力”理解为微小的重力,或者是微小的地球引力,肯定是不对的。只有当距离地球很遥远时,才会出现地球引力很小的情况。
(1)失重状态下的人造地球卫星
(2)在完全失重的空间实验室里,下列实验不能完成的是
A. 用秒表测时间
B. 用弹簧测力计测重力
C. 用水球做透镜成像实验
D. 用刻度尺测书本长度
(3)一个在地面上 60 kg 的人,在距离地面 1 000 km 的高度所受的重力为
(4)在如图所示的四个图像中,关于物体重力的大小与其质量的关系,正确的是
平时我们感觉到自己有多重时,这种感觉来自支撑力。如果失去支撑,我们就会失去对重力的感觉。例如,在蹦极运动中,一个人从高处跃下,在下落的过程中,因为失去了支撑,所以此人将体验到类似在太空中才有的失重感。但是,失重环境中物体的重力却仍然存在。
我们平常说的重力是由地球引力产生的。因此,不少人会误认为,人造卫星所在的轨道距离地面比较远,地球对它们的引力就很微弱,所以卫星处于“微重力”状态。这种说法是不对的。根据$G=mg$,同一个物体所受的重力通常与$g$的值有关。距离地球越远,$g$的值就越小,然而,就算是在距离地面200 km的高度,$g$的值也没有降低多少,大约为地面的0.94,而在1 000 km的高度,其值约为地面的0.75。也就是说,一个物体在地面重100 N,到了1 000 km高度,依然受到75 N的重力。国际空间站到地球的距离不超过420 km,因此,它受到的地球引力并没有减少多少。因此,如果我们把“微重力”理解为微小的重力,或者是微小的地球引力,肯定是不对的。只有当距离地球很遥远时,才会出现地球引力很小的情况。
(1)失重状态下的人造地球卫星
受到
(选填“受到”或“不受”)重力,人造卫星的质量与在地面上时相比不变
(选填“变大”“变小”或“不变”)。(2)在完全失重的空间实验室里,下列实验不能完成的是
B
。A. 用秒表测时间
B. 用弹簧测力计测重力
C. 用水球做透镜成像实验
D. 用刻度尺测书本长度
(3)一个在地面上 60 kg 的人,在距离地面 1 000 km 的高度所受的重力为
450
N。($g$取10 N/kg)(4)在如图所示的四个图像中,关于物体重力的大小与其质量的关系,正确的是
A
。答案
(1)受到 不变 (2)B (3)450 (4)A
解析
【分析】
本题围绕重力、失重、质量与重力的关系展开，需结合短文信息和物理概念逐一分析各问题：
1. 明确失重的本质（重力仍存在，仅支撑力消失），质量的固有属性（不随位置改变）；
2. 判断失重环境中依赖重力的实验是否可行；
3. 利用重力与质量的关系，结合短文中不同高度的g值比例计算；
4. 回忆重力与质量成正比的关系，判断对应图像。
【解析】
(1) 根据短文“失重环境中物体的重力却仍然存在”，可知失重的人造地球卫星仍受到重力；质量是物体的固有属性，不随位置变化，因此人造卫星的质量与在地面上时相比不变。
(2) 完全失重环境中，物体不受重力作用：
A选项：秒表测时间利用弹性势能转化，与重力无关，可完成；
B选项：弹簧测力计测重力依赖物体的重力，失重下无法测量，不能完成；
C选项：水球透镜利用水的表面张力，与重力无关，可完成；
D选项：刻度尺测长度与重力无关，可完成；故选B。
(3) 地面上60kg的人，地面重力$G_{地}=mg=60kg×10N/kg=600N$；短文提到1000km高度g为地面的0.75，因此此处重力$G=0.75×G_{地}=0.75×600N=450N$。
(4) 物体的重力与质量成正比，即$G=mg$，当质量为0时重力也为0，对应图像是过原点的倾斜直线，选项A符合；B选项质量不为0时重力为0，错误；C选项重力不随质量变化，错误；D选项重力随质量增大而减小，错误，故选A。
【答案】
(1) 受到；不变 (2) B (3) 450 (4) A
【知识点】
重力、质量的属性、重力与质量的关系
【点评】
本题结合短文信息考查重力相关概念，需准确理解失重的本质、质量的属性，以及重力与质量的正比关系，同时区分失重环境中依赖重力的实验，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题围绕重力、失重、质量与重力的关系展开，需结合短文信息和物理概念逐一分析各问题：
1. 明确失重的本质（重力仍存在，仅支撑力消失），质量的固有属性（不随位置改变）；
2. 判断失重环境中依赖重力的实验是否可行；
3. 利用重力与质量的关系，结合短文中不同高度的g值比例计算；
4. 回忆重力与质量成正比的关系，判断对应图像。
【解析】
(1) 根据短文“失重环境中物体的重力却仍然存在”，可知失重的人造地球卫星仍受到重力；质量是物体的固有属性，不随位置变化，因此人造卫星的质量与在地面上时相比不变。
(2) 完全失重环境中，物体不受重力作用：
A选项：秒表测时间利用弹性势能转化，与重力无关，可完成；
B选项：弹簧测力计测重力依赖物体的重力，失重下无法测量，不能完成；
C选项：水球透镜利用水的表面张力，与重力无关，可完成；
D选项：刻度尺测长度与重力无关，可完成；故选B。
(3) 地面上60kg的人，地面重力$G_{地}=mg=60kg×10N/kg=600N$；短文提到1000km高度g为地面的0.75，因此此处重力$G=0.75×G_{地}=0.75×600N=450N$。
(4) 物体的重力与质量成正比，即$G=mg$，当质量为0时重力也为0，对应图像是过原点的倾斜直线，选项A符合；B选项质量不为0时重力为0，错误；C选项重力不随质量变化，错误；D选项重力随质量增大而减小，错误，故选A。
【答案】
(1) 受到；不变 (2) B (3) 450 (4) A
【知识点】
重力、质量的属性、重力与质量的关系
【点评】
本题结合短文信息考查重力相关概念，需准确理解失重的本质、质量的属性，以及重力与质量的正比关系，同时区分失重环境中依赖重力的实验，难度适中。
【难度系数】
0.5
