登录
13. 如图所示是探究滑动摩擦力大小与什么因素有关的实验。
(1)实验过程中，用弹簧测力计沿水平方向拉着物块$A$做运动，这是为了准确测量滑动摩擦力的大小。
(2)分析图(a)、(b)可知，在接触面粗糙程度相同时，越大，滑动摩擦力越大。
(3)分析图(a)、(c)，发现弹簧测力计的示数$F_{1} ＜ F_{3}$，说明压力一定时，，滑动摩擦力越大。
由上述实验得到的结论是，滑动摩擦力的大小跟压力的大小和接触面的粗糙程度有关。人们通过大量实验进一步证明：接触面的粗糙程度一定时，滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比。
(4)如图(d)所示，在图(c)中物块$A$上叠放一块与之相同的物块$B$，用弹簧测力计拉着物块$A$，使物块$B$随物块$A$一起做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为$F_{4}$，则$F_{4}:F_{3}=\_\_\_\_\_\_N$。
(1)实验过程中，用弹簧测力计沿水平方向拉着物块$A$做运动，这是为了准确测量滑动摩擦力的大小。
(2)分析图(a)、(b)可知，在接触面粗糙程度相同时，越大，滑动摩擦力越大。
(3)分析图(a)、(c)，发现弹簧测力计的示数$F_{1} ＜ F_{3}$，说明压力一定时，，滑动摩擦力越大。
由上述实验得到的结论是，滑动摩擦力的大小跟压力的大小和接触面的粗糙程度有关。人们通过大量实验进一步证明：接触面的粗糙程度一定时，滑动摩擦力的大小与压力的大小成正比。
(4)如图(d)所示，在图(c)中物块$A$上叠放一块与之相同的物块$B$，用弹簧测力计拉着物块$A$，使物块$B$随物块$A$一起做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为$F_{4}$，则$F_{4}:F_{3}=\_\_\_\_\_\_N$。
答案
匀速直线
压力
接触面越粗糙
2:1
0
压力
接触面越粗糙
2:1
0
解析
【分析】
1. 第(1)问：要测量滑动摩擦力的大小，根据二力平衡的原理，当物块做匀速直线运动时，弹簧测力计对物块的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，此时弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力的大小，所以需要让物块做匀速直线运动。
2. 第(2)问：分析(a)、(b)两图，二者接触面都是木板，粗糙程度相同，(b)中物块A上放置了砝码，压力更大，弹簧测力计的示数更大，说明滑动摩擦力更大，由此可得出接触面粗糙程度相同时，压力对滑动摩擦力的影响。
3. 第(3)问：分析(a)、(c)两图，二者压力相同（都是物块A的重力），接触面分别是木板和毛巾，毛巾更粗糙，弹簧测力计示数$F_{1} ＜ F_{3}$，说明滑动摩擦力更大，由此可得出压力一定时，接触面粗糙程度对滑动摩擦力的影响。
4. 第(4)问：已知接触面粗糙程度一定时，滑动摩擦力与压力成正比。(c)中压力是物块A的重力，(d)中压力是物块A和B的总重力（二者重力相同），即(d)中压力是(c)的2倍，所以滑动摩擦力也为2倍，匀速运动时拉力等于滑动摩擦力，因此$F_{4}:F_{3}=2:1$。
【解析】
(1) 根据二力平衡条件，当物块沿水平方向做匀速直线运动时，弹簧测力计的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，此时弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小，因此实验中需拉着物块做匀速直线运动。
(2) 对比(a)、(b)两图，接触面粗糙程度相同，(b)中物块A的压力更大，弹簧测力计示数更大，滑动摩擦力更大，可得结论：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。
(3) 对比(a)、(c)两图，压力相同，(c)中接触面为毛巾，比木板更粗糙，弹簧测力计示数$F_{1} ＜ F_{3}$，滑动摩擦力更大，可得结论：压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
(4) 由题意，接触面粗糙程度一定时，滑动摩擦力与压力成正比。(c)中压力为$G_A$，(d)中压力为$G_A+G_B=2G_A$，则滑动摩擦力$f_4=2f_3$；由于物块做匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，因此$F_4:F_3=f_4:f_3=2:1$。
【答案】
(1) 匀速直线
(2) 压力
(3) 接触面越粗糙
(4) $2:1$
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素、二力平衡的应用、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，核心考查控制变量法的应用和二力平衡原理的理解，需要学生通过对比实验，明确不同变量对滑动摩擦力的影响，掌握实验分析的方法。
【难度系数】
0.7
1. 第(1)问：要测量滑动摩擦力的大小，根据二力平衡的原理，当物块做匀速直线运动时，弹簧测力计对物块的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，此时弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力的大小，所以需要让物块做匀速直线运动。
2. 第(2)问：分析(a)、(b)两图，二者接触面都是木板，粗糙程度相同，(b)中物块A上放置了砝码，压力更大，弹簧测力计的示数更大，说明滑动摩擦力更大，由此可得出接触面粗糙程度相同时，压力对滑动摩擦力的影响。
3. 第(3)问：分析(a)、(c)两图，二者压力相同（都是物块A的重力），接触面分别是木板和毛巾，毛巾更粗糙，弹簧测力计示数$F_{1} ＜ F_{3}$，说明滑动摩擦力更大，由此可得出压力一定时，接触面粗糙程度对滑动摩擦力的影响。
4. 第(4)问：已知接触面粗糙程度一定时，滑动摩擦力与压力成正比。(c)中压力是物块A的重力，(d)中压力是物块A和B的总重力（二者重力相同），即(d)中压力是(c)的2倍，所以滑动摩擦力也为2倍，匀速运动时拉力等于滑动摩擦力，因此$F_{4}:F_{3}=2:1$。
【解析】
(1) 根据二力平衡条件，当物块沿水平方向做匀速直线运动时，弹簧测力计的拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，此时弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小，因此实验中需拉着物块做匀速直线运动。
(2) 对比(a)、(b)两图，接触面粗糙程度相同，(b)中物块A的压力更大，弹簧测力计示数更大，滑动摩擦力更大，可得结论：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。
(3) 对比(a)、(c)两图，压力相同，(c)中接触面为毛巾，比木板更粗糙，弹簧测力计示数$F_{1} ＜ F_{3}$，滑动摩擦力更大，可得结论：压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
(4) 由题意，接触面粗糙程度一定时，滑动摩擦力与压力成正比。(c)中压力为$G_A$，(d)中压力为$G_A+G_B=2G_A$，则滑动摩擦力$f_4=2f_3$；由于物块做匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，因此$F_4:F_3=f_4:f_3=2:1$。
【答案】
(1) 匀速直线
(2) 压力
(3) 接触面越粗糙
(4) $2:1$
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素、二力平衡的应用、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，核心考查控制变量法的应用和二力平衡原理的理解，需要学生通过对比实验，明确不同变量对滑动摩擦力的影响，掌握实验分析的方法。
【难度系数】
0.7
14. 如图(a)所示，小华在探究弹簧长度随外力的变化关系时，找来一根弹簧以及几个相同质量的钩码。她先用弹簧来做实验，并记录了相应的数据，如下表所示。
(1)分析数据，小华得出结论：在拉力不大于
(2)如图(b)、(c)、(d)所示是弹簧长度与外力的关系图像，其中与实验数据相符的是图
(1)分析数据，小华得出结论：在拉力不大于
3
$N$的情况下，弹簧的伸长量
跟钩码的拉力成正比。(2)如图(b)、(c)、(d)所示是弹簧长度与外力的关系图像，其中与实验数据相符的是图
(c)
(填序号)。答案
3
伸长量
(c)
伸长量
(c)
解析
【分析】
第(1)问：首先分析实验数据，在弹性限度内弹簧的伸长量与拉力成正比。观察数据可知，当拉力不超过3N时，拉力每增加1N，弹簧伸长量的增加量相同，满足正比关系；当拉力超过3N后，伸长量的变化不再符合正比规律，说明弹簧超出弹性限度。因此要确定拉力的上限为3N，且是弹簧的伸长量与拉力成正比（注意区分弹簧长度和伸长量，弹簧有原长，长度包含原长，而伸长量是长度的变化量）。
第(2)问：弹簧不受拉力时存在原长，因此图像起点应在纵轴（拉力为0时，弹簧长度不为0）；当拉力不大于3N时，弹簧长度随拉力增大线性增长，超过3N后，弹簧长度不再随拉力增大而变化。对比三幅图：图(b)起点在原点，不符合弹簧有原长的特点；图(d)拉力超过一定值后仍持续伸长，与实验数据不符；只有图(c)先从纵轴某点线性上升，达到3N左右后保持水平，与实验数据一致。
【解析】
(1) 分析实验数据：当拉力为0N、1N、2N、3N时，弹簧的伸长量随拉力增大均匀增加，符合正比关系；当拉力超过3N后，伸长量与拉力不再成正比，说明弹簧超出弹性限度。因此在拉力不大于$\boldsymbol{3N}$的情况下，弹簧的$\boldsymbol{伸长量}$跟钩码的拉力成正比。
(2) 弹簧具有原长，拉力为0时弹簧长度不为0，图像起点应在纵轴；拉力不大于3N时，弹簧长度随拉力线性增长，超过3N后长度不再变化。对比三图：
图(b)起点在原点，不符合弹簧有原长的实际；
图(d)拉力超过一定值后仍持续伸长，与实验数据不符；
图(c)符合“有原长、弹性限度内线性增长、超限度后长度不变”的规律，因此与实验数据相符的是图$\boldsymbol{(c)}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{3}$；$\boldsymbol{伸长量}$
(2) $\boldsymbol{(c)}$
【知识点】
弹簧弹性限度；伸长量与拉力的正比关系；物理图像分析
【点评】
本题考查弹簧测力计的核心工作原理，重点在于区分弹簧“长度”与“伸长量”的不同，理解弹性限度的意义，同时需要结合实验数据解读物理图像，是对实验探究能力和图像分析能力的基础考查。
【难度系数】
0.6
第(1)问：首先分析实验数据，在弹性限度内弹簧的伸长量与拉力成正比。观察数据可知，当拉力不超过3N时，拉力每增加1N，弹簧伸长量的增加量相同，满足正比关系；当拉力超过3N后，伸长量的变化不再符合正比规律，说明弹簧超出弹性限度。因此要确定拉力的上限为3N，且是弹簧的伸长量与拉力成正比（注意区分弹簧长度和伸长量，弹簧有原长，长度包含原长，而伸长量是长度的变化量）。
第(2)问：弹簧不受拉力时存在原长，因此图像起点应在纵轴（拉力为0时，弹簧长度不为0）；当拉力不大于3N时，弹簧长度随拉力增大线性增长，超过3N后，弹簧长度不再随拉力增大而变化。对比三幅图：图(b)起点在原点，不符合弹簧有原长的特点；图(d)拉力超过一定值后仍持续伸长，与实验数据不符；只有图(c)先从纵轴某点线性上升，达到3N左右后保持水平，与实验数据一致。
【解析】
(1) 分析实验数据：当拉力为0N、1N、2N、3N时，弹簧的伸长量随拉力增大均匀增加，符合正比关系；当拉力超过3N后，伸长量与拉力不再成正比，说明弹簧超出弹性限度。因此在拉力不大于$\boldsymbol{3N}$的情况下，弹簧的$\boldsymbol{伸长量}$跟钩码的拉力成正比。
(2) 弹簧具有原长，拉力为0时弹簧长度不为0，图像起点应在纵轴；拉力不大于3N时，弹簧长度随拉力线性增长，超过3N后长度不再变化。对比三图：
图(b)起点在原点，不符合弹簧有原长的实际；
图(d)拉力超过一定值后仍持续伸长，与实验数据不符；
图(c)符合“有原长、弹性限度内线性增长、超限度后长度不变”的规律，因此与实验数据相符的是图$\boldsymbol{(c)}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{3}$；$\boldsymbol{伸长量}$
(2) $\boldsymbol{(c)}$
【知识点】
弹簧弹性限度；伸长量与拉力的正比关系；物理图像分析
【点评】
本题考查弹簧测力计的核心工作原理，重点在于区分弹簧“长度”与“伸长量”的不同，理解弹性限度的意义，同时需要结合实验数据解读物理图像，是对实验探究能力和图像分析能力的基础考查。
【难度系数】
0.6
15. 小明用图(a)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
(2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图(a)所示，它的示数是
(3)改变木块上所加钩码的个数进行多次实验，记录的数据如下表所示，请根据表中的数据，在图(b)中画出摩擦力随压力大小变化关系的图像。
(4)分析图像可知：当接触面的粗糙程度一定时，摩擦力跟压力成
(5)实验结束后，小明想探究摩擦力是否与接触面积有关。他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。他由此得出结论：当接触面的粗糙程度一定时，接触面积越小，摩擦力越小。他的结论是
(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
等于
摩擦力的大小。(2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图(a)所示，它的示数是
1.6
$N$。(3)改变木块上所加钩码的个数进行多次实验，记录的数据如下表所示，请根据表中的数据，在图(b)中画出摩擦力随压力大小变化关系的图像。
(4)分析图像可知：当接触面的粗糙程度一定时，摩擦力跟压力成
正比
。(5)实验结束后，小明想探究摩擦力是否与接触面积有关。他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。他由此得出结论：当接触面的粗糙程度一定时，接触面积越小，摩擦力越小。他的结论是
错误
(正确/错误)的，理由是没有控制压力相同
。答案
等于
1.6
正比
错误
没有控制压力相同
解析
【分析】
1. 第(1)问：当木块做匀速直线运动时，水平方向上受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡条件，这两个力大小相等，所以弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小。
2. 第(2)问：先确定弹簧测力计的分度值，图中弹簧测力计的分度值为0.2N，指针指向1.6N的位置，因此示数为1.6N。
3. 第(3)问：根据表格中的数据，在坐标系中找到对应的压力和摩擦力的坐标点，然后用平滑的直线将这些点连接起来，即可得到摩擦力随压力变化的图像。
4. 第(4)问：观察画出的图像，是一条过原点的倾斜直线，说明当接触面粗糙程度一定时，摩擦力与压力的比值是定值，即二者成正比。
5. 第(5)问：探究摩擦力与接触面积的关系时，需要控制压力大小和接触面粗糙程度不变。将木块锯掉一半后，不仅接触面积减小了，木块对水平面的压力也减小了一半，没有控制压力不变，因此得出的结论是错误的。
【解析】
(1) 实验时，木块在水平木板上做匀速直线运动，水平方向上拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡条件，弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小。
(2) 由图(a)可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，指针指向1.6N刻度线处，因此示数为$\boldsymbol{1.6N}$。
(3) 根据表格数据，在图(b)的坐标系中依次描出压力与对应摩擦力的点，然后用平滑直线连接各点，得到过原点的倾斜直线（图像如参考答案所示）。
(4) 从绘制的图像可以看出，当接触面粗糙程度一定时，摩擦力随压力的增大而增大，且二者的比值恒定，因此摩擦力跟压力成正比。
(5) 将木块沿竖直方向锯掉一半时，木块对水平面的压力也变为原来的一半，没有控制压力大小不变，不符合控制变量法的要求，因此得出的结论是错误的，理由是没有控制压力相同。
【答案】
(1) 等于
(2) $\boldsymbol{1.6}$
(3) （图像见参考答案链接）
(4) 正比
(5) 错误；没有控制压力相同
【知识点】
二力平衡的应用；滑动摩擦力的影响因素；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，综合考查了二力平衡条件的应用、弹簧测力计的读数、图像绘制以及控制变量法的实验思想。既注重对实验原理的理解，也考查了学生分析实验数据、归纳实验结论的能力，其中第(5)问容易因忽略控制变量而出错，需要学生熟练掌握控制变量法的应用。
【难度系数】
0.7
1. 第(1)问：当木块做匀速直线运动时，水平方向上受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡条件，这两个力大小相等，所以弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小。
2. 第(2)问：先确定弹簧测力计的分度值，图中弹簧测力计的分度值为0.2N，指针指向1.6N的位置，因此示数为1.6N。
3. 第(3)问：根据表格中的数据，在坐标系中找到对应的压力和摩擦力的坐标点，然后用平滑的直线将这些点连接起来，即可得到摩擦力随压力变化的图像。
4. 第(4)问：观察画出的图像，是一条过原点的倾斜直线，说明当接触面粗糙程度一定时，摩擦力与压力的比值是定值，即二者成正比。
5. 第(5)问：探究摩擦力与接触面积的关系时，需要控制压力大小和接触面粗糙程度不变。将木块锯掉一半后，不仅接触面积减小了，木块对水平面的压力也减小了一半，没有控制压力不变，因此得出的结论是错误的。
【解析】
(1) 实验时，木块在水平木板上做匀速直线运动，水平方向上拉力与滑动摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡条件，弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小。
(2) 由图(a)可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，指针指向1.6N刻度线处，因此示数为$\boldsymbol{1.6N}$。
(3) 根据表格数据，在图(b)的坐标系中依次描出压力与对应摩擦力的点，然后用平滑直线连接各点，得到过原点的倾斜直线（图像如参考答案所示）。
(4) 从绘制的图像可以看出，当接触面粗糙程度一定时，摩擦力随压力的增大而增大，且二者的比值恒定，因此摩擦力跟压力成正比。
(5) 将木块沿竖直方向锯掉一半时，木块对水平面的压力也变为原来的一半，没有控制压力大小不变，不符合控制变量法的要求，因此得出的结论是错误的，理由是没有控制压力相同。
【答案】
(1) 等于
(2) $\boldsymbol{1.6}$
(3) （图像见参考答案链接）
(4) 正比
(5) 错误；没有控制压力相同
【知识点】
二力平衡的应用；滑动摩擦力的影响因素；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，综合考查了二力平衡条件的应用、弹簧测力计的读数、图像绘制以及控制变量法的实验思想。既注重对实验原理的理解，也考查了学生分析实验数据、归纳实验结论的能力，其中第(5)问容易因忽略控制变量而出错，需要学生熟练掌握控制变量法的应用。
【难度系数】
0.7
