1、1专题训练(一) 摩擦力与杠杆平衡条件的实验探究探究影响摩擦力大小的因素是力学中的重点实验之一,考查要点有:摩擦力的测量、控制变量法的应用、实验数据的分析及结论的得出、实验评估及改进的方法等。探究杠杆平衡条件实验的常考点有:杠杆的支点处于杠杆中央的目的、调节杠杆使其在水平位置平衡的目的、杠杆平衡的调节、实验数据的分析及结论的得出等。类型1 探究影响滑动摩擦力大小的因素1.如图所示,小芳在做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验时,操作中的错误是 没有使弹簧测力计沿水平方向拉动木块 ;纠正错误后,应拉动弹簧测力计使木块做 匀速直线 运动;若在木块上再放一个砝码,则木块运动时受到的滑动摩擦力将 变大
2、 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 2.小明同学在“探究滑动摩擦力与哪些因素有关”的实验时,用弹簧测力计匀速拉动木块,如图甲所示,图乙是他两次拉动同一木块时速度随时间变化的图像。下列说法正确的是 (A)2A.两次木块受到的拉力相等B.木块第一次受到的拉力较大C.木块第一次受到的摩擦力较大D.木块第二次受到的摩擦力较大3.如图1所示,小明在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,用弹簧测力计拉着木块分别在粗糙程度不同的甲、乙两块水平木板上做匀速直线运动。实验结束后,根据实验数据画出了木块分别在甲、乙木板上滑动时所受的滑动摩擦力 Ff与对应压力 F压 关系的图像。(1)分析图线甲或乙可知,木
3、块对木板的 压力 越大,木块所受的滑动摩擦力越大;比较图像可知, 甲 (选填“甲”或“乙”)木板更粗糙; (2)小明在实验中发现,拉着木块使其运动时很难控制“匀速”,于是他设计了如图2所示的装置,当他水平向左拉动平板小车时,木块所受到的摩擦力的方向为 水平向左 ,改进后装置的优点是 不需要控制平板小车匀速运动,便于实验操作;由于弹簧测力计静止,便于读数 。 4.某同学用如图所示的装置探究影响滑动摩擦力大小的因素。木板 P放在水平桌面上,木块 Q放在木板 P上,弹簧测力计的一端固定,一端挂在木块 Q上。拉动木板 P,木块 Q稳定时,读取测力计的示数。(1)读取测力计的示数,是为了测量 D ; A
4、.木板 P受到地面的滑动摩擦力大小B.木板 P受到木块 Q的滑动摩擦力大小3C.木块 Q受到地面的滑动摩擦力大小D.木块 Q受到木板 P的滑动摩擦力大小(2)在木块 Q上放不同个数的砝码,控制拉动木板 P的快慢相同,记录测力计的示数及对应的砝码个数,这是为了研究滑动摩擦力的大小与 压力 的关系; (3)控制木块 Q上砝码的个数相同,拉动木板 P的快慢不同,发现测力计的示数相等,由此得到的结论是 接触面相同、压力相等时,滑动摩擦力的大小与运动快慢无关 。 5.如图甲所示,用一拉力传感器(能感应力的大小的装置)水平向右拉水平面上的木块, A端拉力随时间变化的图像如图乙所示,0 t1时间内木块静止,
5、木块运动后改变拉力,使木块在 t2时刻后处于匀速直线运动状态。(1)当用 F=5.3 N的水平拉力拉静止的木块时,木块所受摩擦力大小为 5.3 N;若用 F=5.8 N的水平拉力拉木块,木块所受摩擦力大小为 5.1 N; (2)如图丙所示,为研究滑动摩擦力 F摩 与接触面受到的压力 FN的大小关系,在重为17 N的木块上每次增加1 N重的砝码,分别用水平拉力拉木块使其做匀速直线运动,实验测量数据如表:木块对水平地面的压力 FN(N) 17 18 19 20 21水平拉力 F(N) 5.1 5.4 5.7 6.0 6.3根据表中数据,可以得出滑动摩擦力 F摩 与接触面受到的压力 FN的大小关系式
6、为 F摩 =0.3 FN 。 类型2 探究杠杆的平衡条件6.在“探究杠杆平衡条件”的实验中,某同学在杠杆的右边 A处挂4个质量均为50 g的砝码,如图所示,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆左边的 B处竖直向下用 1.5 N的力拉杠杆( g=10 N/kg)。 47.小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中,先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究,再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究,如图所示。他这样做的最终目的是 (D)A.便于直接测量力臂的大小B.便于提供不同大小的拉力C.手拉弹簧测力计,使整个装置更加稳定,便于实验D.便于提供不同方向的拉力,得出普遍规律8.在“探究杠杆的平衡条件”的实验中:(1)如图所
7、示,调节杠杆水平平衡后,左侧挂上钩码,在右侧用弹簧测力计(图中未画出)拉杠杆,使其在水平位置平衡,为便于测量力臂,应使弹簧测力计拉力的方向 竖直向下 ; (2)操作过程中,当弹簧测力计的示数达到量程仍不能使杠杆水平平衡时,接下来合理的操作是 左侧钩码往右移 (写出一条即可); (3)甲同学测出了一组数据后就得出了“动力动力臂=阻力阻力臂”的结论,乙同学认为他的做法不合理,理由是 一组实验数据太少,结论具有偶然性 。 9.在“探究杠杆的平衡条件”实验中,所用的器材有:杠杆、铁架台、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干。5(1)实验前,将杠杆中点置于铁架台上,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆
8、在水平位置平衡,此时杠杆自身重力的力臂为 0 ;这样杠杆自身重力对杠杆的平衡就不起作用了,从而消除了杠杆自重对实验带来的影响; (2)实验过程中,将钩码悬挂于图甲中 A点,保持钩码对杠杆的拉力(阻力)、阻力臂不变,在支点 O右侧不同位置,用弹簧测力计施加竖直向下的拉力(动力),使杠杆水平平衡,测出每一组动力臂 l1和对应的动力 F1,并记录在表中。请根据表中数据,在图乙坐标系中绘制出 l1与 F1的图像,根据图像中实验数据可知,当阻力与阻力臂一定时,动力与动力臂 乘积不变 ; 次数 动力 F1/N 动力臂 l1/m1 0.5 0.602 1.0 0.303 1.5 0.204 2.0 0.155 3.0 0.10答案:如图所示6(3)实验中小明发现,保持杠杆处于水平平衡,当弹簧测力计的拉力方向偏离竖直方向时,弹簧测力计的拉力会变大,原因是 拉力的力臂减小了 。
