专题六 运动和力的相关实验
1．探究“运动和力”相关实验中：
（1）利用如图装置探究阻力对物体运动的影响。请回答：
①探究阻力对运动小车的影响时，改变水平面的粗糙程度，让小车从斜面的 （选填“相同”或“不同”）高度由静止滑下，使小车到达水平面的初速度相同；
②实验现象是：水平面粗糙程度越小，小车受到的摩擦力越 ，滑行的距离越远；
③根据实验结论，可推理得出：运动的小车如果所受的阻力为零，小车将 ；
（2）为了探究二力平衡的条件，张军同学设计了如甲的实验。
①装置两端的滑轮的作用是： ，实验中发现两边的钩码质量相等时，木块静止，当两边的钩码质量不相等时，木块仍保持静止，则产生这一现象的原因是 ；
②张军对实验进行了改进，将木块换成了小车（如图乙）。当小车两边的钩码质量相等，张军将小车扭转一个角度，松手后，小车转回原来位置，这说明 的两个力才能彼此平衡；
③张军又将木块换成弹簧测力计如图丙所示，在两边各挂上重1n的砝码，则弹簧测力计的示数为 。（选填后面的选项）
a．2n b．1n c．0n
2．小明学习小组在探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”，所用弹簧测力计如甲图所示，所选若干个木块均相同（足够多），每个重力为1n。
（1）实验前小明用手拉秤钩，检验测力计的灵活度，如图甲，手拉的力为 n；
（2）实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其在水平桌面做 运动，木块所受滑动摩擦力的大小等于其所受拉力大小；
（3）小明用同一木块正确操作分别做了图乙所示的a、b、c三个实验，由此可得出的结论是： 时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（4）同组小强还想探究滑动摩擦力和接触面受到的压力大小的定量关系，在小明实验a基础上，叠放的木块又分别增加至2个、3个，根据收集到的接触面受到的压力和对应滑动摩擦力的大小绘制图像如丙图所示；
①依据图像及相关信息分析证据可得出结论： ；
②在此实验中，可叠放木块数目最多为 块。
3．某同学研究两个物体间相互作用力和的特点。现有器材为：力传感器（相当于测力计）、数据采集器（可将传感器测得数据采集后输送至计算机）、计算机、硬纸板、细绳等。图甲、乙为他们设计的两种实验方案。
（1）应根据图 所示方案进行实验（选填“甲”或“乙”）；
（2）图丙是该组同学正确进行实验，在计算机上得到的实验图线（纵轴分别显示和的大小，横轴表示时间t），30s时它们的示数均为 n，。请依据计算机得到的实验图线上的相关信息，写出一条结论 。
4．如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景：
（1）小华将系于小卡片（重力可忽略不计）两对角上的细线分别跨过左右支架上的滑轮，并在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向 ，并通过调整 来改变拉力的大小；
（2）当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一个角度，松手后小卡片 （选填“能”或“不能”）平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究 ；
（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小华下一步的操作是： ；
（4）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们都认为小华的实验优于小明的实验，其主要原因是 ；
a．减少摩擦力对实验结果的影响 b．小卡片是比较容易获取的材料
c．容易让小卡片在水平方向上保持平衡 d．小卡片容易扭转
（5）利用图丙装置 （选填“能”或“不能”）探究二力平衡的条件。
5．如图所示是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验.铜块和木块的体积和形状完全相同。
（1）实验时，弹簧测力计应沿水平方向拉着物体做 运动，此时弹簧测力计的示数等于物体所受滑动摩擦力的大小；
（2）图乙中弹簧测力计的示数为 n，比较甲、乙两图，可得到的结论是 ；
（3）比较 两图可得出结论：在其他条件相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（4）要“探究滑动摩擦力大小与接触面积大小是否有关”，小华将木块和铜块做为一个整体竖着放置在长木板上，如丁图，测出滑动摩擦力的大小，比较乙、丁两图得出滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关，这一结论是错误的，理由是 ；
（5）在同一水平桌面上，小华用弹簧测力计分别匀速拉动同一木块，如下图所示，弹簧测力计两次示数和的大小关系为 ；
（6）实验后，同学们对实验中存在的问题进行了交流，改进了实验方案，设计了如图所示的实验装置：将弹簧测力计固定不动、木块挂在弹簧测力计的挂钩上，不拉木块，改为拉动长木板，使长木板与木块相对运动.针对实验改进方案，同学们提出了以下观点，其中正确的是 。
a．改进后，拉动长木板时不必保持匀速直线运动
b．改进后，木板还受到地面的摩擦力，该方案不理想
c．改进后，测力计示数较稳定，容易读出准确的数值
d．改进后，木块稳定时受到的滑动摩擦力小于弹簧测力计对木块的拉力
参考答案：
1． 相同 小 做匀速直线运动 改变力的方向 木块与桌面之间存在摩擦力 在同一直线上 b
①[1]探究阻力对运动小车的影响时，需要改变水平面的粗糙程度，为了使小车到达水平面的初速度相同，需要让小车从斜面的相同高度由静止滑下。
②[2]水平面粗糙程度越小，小车受到的摩擦力越小，小车速度减小得越慢，小车滑行的距离越远。
③[3]根据实验结论，可推理得出：运动的小车如果所受的阻力为零，小车将做匀速直线运动。
①[4][5]装置两端的滑轮是定滑轮，其作用是改变力的方向；当两边的钩码质量不相等时，木块受到两边绳子的拉力以及桌面对木块的摩擦力，处于三力平衡状态，故木块仍保持静止。
②[6]当小车两边的钩码质量相等，张军将小车扭转一个角度，此时小车两边的拉力不在同一直线上，松手后，小车转回原来位置，即小车受力不平衡，这说明只有在同一直线上的两个力才能彼此平衡。
③[7]测力计处于静止状态，受力平衡，两侧拉力相等，测力计示数等于挂钩所受拉力。钩码静止，受力平衡，拉力等于重力，故拉力为1n，则测力计的示数为1n。
2． 4.6 匀速直线 当压力大小相同 当接触面的粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力的大小成正比 7
[1]甲图中，测力计的分度值为0.2n，所以测力计示数为4.6n。
[2]摩擦力的大小不能直接看出来，可以借助弹簧测力计来测量，根据二力平衡知识可知，当用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其在水平桌面做匀速直线运动时，木块所受滑动摩擦力的大小与测力计对其拉力大小相等，这样可以通过读取测力计示数，测得摩擦力大小。
[3]图乙所示的a、b、c三个实验，接触面受到的压力相同，接触面依次越来越粗糙，弹簧测力计示数也越来越大，表明木块受到的滑动摩擦力越来越大，所以得出的结论是：当压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
①[5]在实验a基础上，再叠放的木块又分别增加至2个、3个，接触面粗糙程度相同，压力不断增大，由丙图可知，随着压力增大，木块受到的滑动摩擦力也不断增大，且图像是过原点的直线，说明滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力的大小成正比，所以得出的结论是：当接触面的粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力的大小成正比。
②由甲图可知，测力计的量程为5n，所以可测量的滑动摩擦力最大为5n，此时水平面受到的压力最大，根据滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力的大小成正比可得
解得，由图丙可知，每个木块重力为1n，所以可叠放木块的最大数目为
3． 乙 5 两个物体间相互作用力的大小是相等的
[1]由图甲可知，此时测力计的两个力都作用在硬纸板上，两个测力计的拉力不是一对相互作用力，而乙图中左边传感器和右边传感器相互作用，故选乙方案进行实验。
[2]由图丙可知，30s时它们的示数相等，均为5n。
[3]由图丙可知，两个物体间相互作用的两个力大小是相等的，或两个物体间相互作用力方向是相反的。
4． 相反 钩码个数 不能 不在同一直线上的二力能否平衡 把小卡片剪为两半 a 能
[1][2]小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于受重力通过绳子对小卡片施加了两个向相反方向的拉力，钩码的数量越多拉力越大，所以可以通过改变钩码个数来改变拉力的大小。
[3][4]小卡片转过一个角度，小卡片两端的拉力就不在一条直线上，小卡片不能平衡了，说明了不在同一直线上的两个力不能平衡。
[5]为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，应该用剪刀把小卡片剪成两个更小的卡片，使两边拉力作用在两个物体上，看剪开后的卡片是否还能保持平衡。
[6]小明将木块放在水平桌面上，当木块相对桌面运动或有运动趋势时，桌面对林块会产生摩擦力对实验会有影响。
[7]因为小卡片很轻，左右两侧各通过一个定滑轮，但是当两个力大小相等，作用在同一直线上，小卡片还是处于静止状态。
5． 匀速 3 接触面粗糙程度相同，压力越大，滑动摩擦力越大 乙丙 有控制接触面的粗糙程度 ac
[1]实验时，弹簧测力计应沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，此时物体受力平衡，弹簧测力计的示数等于物体所受滑动摩擦力的大小。
[2]图乙中弹簧测力计的分度值为0.2n，示数为3n,。
[3]比较甲、乙两图，接触面粗糙程度相同，压力越大，测力计示数越大，可得到的结论是
接触面粗糙程度相同，压力越大，滑动摩擦力越大。
[4]比较乙丙两图可得出结论：在其他条件相同时，接触面越粗糙，测力计示数越大，滑动摩擦力越大。
[5]乙、丁两图中受力面积大小与接触面粗糙程度大小均不同，没有控制接触面的粗糙程度，无法探究滑动摩擦力的大小与接触面积的大小的关系。
[6]在同一水平桌面上，小华用弹簧测力计分别匀速拉动同一木块，由二力平衡得，f1等于木块受到的滑动摩擦力大小，f2等于木块受到的滚动摩擦力大小，其他情况相同时，滑动摩擦大于滚动摩擦，则
[7]a．改进后，由于木块始终相对地面保持静止，木块受到的摩擦力始终等于测力计的拉力，则拉动长木板时不必保持匀速直线运动，故a正确；
b．改进后，木板还受到地面的摩擦力，而实验中的研究对象是木块，故木板受到的摩擦力不影响实验结果，故b错误；
c．改进后，木块始终受力平衡，测力计示数较稳定，容易读出准确的数值，故c正确；
d．改进后，由二力平衡得，木块稳定时受到的滑动摩擦力等于弹簧测力计对木块的拉力，