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19.(2025·绥化改编)在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小轩设计了如图17所示的实验。(实验所用铁块的长、宽、高不同,每个面的粗糙程度都相同;两平板小车表面的粗糙程度不同,材料相同)
步骤一:如图甲所示,小轩用水平向左的拉力F拉动放在水平面上的平板小车1,观察并记录4 s内拉力传感器的示数,绘制了如图乙所示的图像;
步骤二:将同一铁块以同种方式放置在平板小车2上,如图丙,用电动机向左水平拉动放在水平面上的平板小车2,再用弹簧测力计竖直向上拉铁块,读出弹簧测力计和拉力传感器的示数,记录在表格中。
(1)在步骤一中,当平板小车1开始运动时,铁块受到的摩擦力为N。
(2)步骤二第1次实验中拉力传感器的示数比步骤一中1~4 s内拉力传感器的示数小,由此可知滑动摩擦力的大小与有关。
(3)通过分析表中数据,可得出结论:
。
(4)若用该铁块探究滑动摩擦力的大小与接触面积是否有关,他的操作应是
。
(5)小轩认为,该实验中水平面应尽量光滑,否则会使拉力传感器的示数偏大。他的说法(填“合理”或“不合理”),请说明理由:
。
步骤一:如图甲所示,小轩用水平向左的拉力F拉动放在水平面上的平板小车1,观察并记录4 s内拉力传感器的示数,绘制了如图乙所示的图像;
步骤二:将同一铁块以同种方式放置在平板小车2上,如图丙,用电动机向左水平拉动放在水平面上的平板小车2,再用弹簧测力计竖直向上拉铁块,读出弹簧测力计和拉力传感器的示数,记录在表格中。
(1)在步骤一中,当平板小车1开始运动时,铁块受到的摩擦力为N。
(2)步骤二第1次实验中拉力传感器的示数比步骤一中1~4 s内拉力传感器的示数小,由此可知滑动摩擦力的大小与有关。
(3)通过分析表中数据,可得出结论:
。
(4)若用该铁块探究滑动摩擦力的大小与接触面积是否有关,他的操作应是
。
(5)小轩认为,该实验中水平面应尽量光滑,否则会使拉力传感器的示数偏大。他的说法(填“合理”或“不合理”),请说明理由:
。
答案
19.(1)2.0 (2)接触面的粗糙程度 (3)在接触面的粗糙程度相同时,压力越小,滑动摩擦力越小 (4)在其他条件相同时,换用面积不同的侧面进行实验 (5)不合理 平板小车与水平面之间的摩擦力不影响铁块与平板小车间的摩擦力
解析
【分析】
本题围绕“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验展开，需结合平衡状态、控制变量法分析各问题：
(1) 步骤一中，小车开始运动时铁块静止，受力平衡，拉力传感器示数等于铁块受到的摩擦力，需结合图乙读取对应数值；
(2) 对比步骤一和步骤二的变量，压力、接触面积相同，接触面粗糙程度不同，拉力不同，据此判断影响因素；
(3) 分析实验数据，控制接触面粗糙程度不变，改变压力，总结滑动摩擦力与压力的关系；
(4) 探究接触面积的影响时，需控制压力和接触面粗糙程度不变，仅改变接触面积；
(5) 明确铁块受到的摩擦力是铁块与小车间的相互作用，与小车和水平面间的摩擦力无关，据此判断说法合理性。
【解析】
(1) 步骤一中，当平板小车1开始运动时，铁块保持静止，处于平衡状态，水平方向拉力传感器的拉力与铁块受到的摩擦力是一对平衡力，大小相等。由图乙可知此时拉力传感器示数为2.0N，故铁块受到的摩擦力为2.0N。
(2) 步骤二第1次实验中，同一铁块保证了压力相同，同种放置保证了接触面积相同，仅平板小车2与小车1表面粗糙程度不同，拉力传感器示数更小，说明滑动摩擦力不同，由此可知滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
(3) 分析实验数据，接触面粗糙程度相同时，压力越小，滑动摩擦力越小，故结论为：在接触面的粗糙程度相同时，压力越小，滑动摩擦力越小。
(4) 探究滑动摩擦力与接触面积的关系，需控制压力和接触面粗糙程度不变，改变接触面积，因此操作是：在其他条件相同时，换用面积不同的侧面进行实验。
(5) 该说法不合理，因为铁块受到的滑动摩擦力是铁块与平板小车之间的相互作用力，而平板小车与水平面之间的摩擦力是小车与水平面间的作用力，两者相互独立，互不影响，所以水平面的摩擦力不会使拉力传感器示数偏大。
【答案】
(1)2.0
(2)接触面的粗糙程度
(3)在接触面的粗糙程度相同时，压力越小，滑动摩擦力越小
(4)在其他条件相同时，换用面积不同的侧面进行实验
(5)不合理；平板小车与水平面之间的摩擦力不影响铁块与平板小车间的摩擦力
【知识点】
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，重点考查控制变量法的应用和实验原理的理解，要求学生能根据实验变量分析结论、设计实验，同时需明确各力的作用对象，避免混淆不同物体间的相互作用力，整体难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验展开，需结合平衡状态、控制变量法分析各问题：
(1) 步骤一中，小车开始运动时铁块静止，受力平衡，拉力传感器示数等于铁块受到的摩擦力，需结合图乙读取对应数值；
(2) 对比步骤一和步骤二的变量，压力、接触面积相同，接触面粗糙程度不同，拉力不同，据此判断影响因素；
(3) 分析实验数据，控制接触面粗糙程度不变，改变压力，总结滑动摩擦力与压力的关系；
(4) 探究接触面积的影响时，需控制压力和接触面粗糙程度不变，仅改变接触面积；
(5) 明确铁块受到的摩擦力是铁块与小车间的相互作用，与小车和水平面间的摩擦力无关，据此判断说法合理性。
【解析】
(1) 步骤一中，当平板小车1开始运动时，铁块保持静止，处于平衡状态，水平方向拉力传感器的拉力与铁块受到的摩擦力是一对平衡力，大小相等。由图乙可知此时拉力传感器示数为2.0N，故铁块受到的摩擦力为2.0N。
(2) 步骤二第1次实验中，同一铁块保证了压力相同，同种放置保证了接触面积相同，仅平板小车2与小车1表面粗糙程度不同，拉力传感器示数更小，说明滑动摩擦力不同，由此可知滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
(3) 分析实验数据，接触面粗糙程度相同时，压力越小，滑动摩擦力越小，故结论为：在接触面的粗糙程度相同时，压力越小，滑动摩擦力越小。
(4) 探究滑动摩擦力与接触面积的关系，需控制压力和接触面粗糙程度不变，改变接触面积，因此操作是：在其他条件相同时，换用面积不同的侧面进行实验。
(5) 该说法不合理，因为铁块受到的滑动摩擦力是铁块与平板小车之间的相互作用力，而平板小车与水平面之间的摩擦力是小车与水平面间的作用力，两者相互独立，互不影响，所以水平面的摩擦力不会使拉力传感器示数偏大。
【答案】
(1)2.0
(2)接触面的粗糙程度
(3)在接触面的粗糙程度相同时，压力越小，滑动摩擦力越小
(4)在其他条件相同时，换用面积不同的侧面进行实验
(5)不合理；平板小车与水平面之间的摩擦力不影响铁块与平板小车间的摩擦力
【知识点】
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，重点考查控制变量法的应用和实验原理的理解，要求学生能根据实验变量分析结论、设计实验，同时需明确各力的作用对象，避免混淆不同物体间的相互作用力，整体难度适中。
【难度系数】
0.6
