中考力学-中考力学压轴题

探究摩擦力的大小与表面状态的关系

力学是一门研究物体运动和相互作用的学科，在生活中有很多珍奇的现象都可以被力学所解释。其中，摩擦力是我们经常能够感受到的一种力。我们可以通过实验来探究摩擦力的大小与表面状态的关系。

实验过程

我们需要准备一些材料：木块、桌面、细沙、卡尺、秤和吊钩。首先，在桌面上放置一块木块，然后用细沙把木块的表面掩盖住，使其表面变得粗糙。我们对该木块进行试验，将秤钩在一端，另一端接一张金属碟子，当碟子离开几乎没有摩擦时，木块就开始运动并坚定计时。记录下物体运动的时间t1和所施加的重力的大小。

接下来，我们把这块木块除去细沙，变成光滑表面。我们同样使用秤钩在一端，另一端接一张金属碟子的方法进行测试。记录下物体开始运动的时间t2和所施加的重力的大小。

再把木块的底部涂上细腻的沙子，改变其表面的状态。同样测量物体开始运动的时间t3和所施加的重力的大小。

实验结果

通过记录每种情况下的数据，我们得到了物体开始运动时间t1、t2、t3，以及所施加的重力数据m。根据公式F=ma和牛顿第二定律F=μN，其中F为摩擦力，a为物体的加速度，m为物体的质量，N为垫片所承受的压力，μ为摩擦系数。结合实验所得的数据我们可以进一步计算出各个条件下木块的摩擦系数m1、m2、m3，具体计算方法如下：

μ1 = F1/(m * g)

μ2 = F2/(m * g)

μ3 = F3/(m * g)

通过实验我们得出的数据如下表：

分析与结论

根据实验结果，我们可以得出以下结论：

• 摩擦系数μ的大小决定于表面状态。表面粗糙时，摩擦系数μ较大；表面光滑时，摩擦系数μ较小。
• 当木块底部涂沙时，由于光滑表面被磨得不光滑了，使得摩擦系数μ得到了中等程度的缩小，从而形成一个比较适中的值。
• 实验不可避免地存在误差，因此得到的摩擦系数μ数据并非绝对准确，我们可以通过增加重复实验次数来提高实验数据的可靠性。

本次实验通过探究摩擦力与表面状态的关系，让我们更加深入地理解了物体的运动和相互作用的规律，也为我们在未来的学习与研究中打下了坚实的基础。

分析滑行距离与坡度、滑行角度的关系

力学是物理学的一个分支，是研究物体间相互作用及其规律性的学科。活动中的滑行运动是力学中的一个经常涉及的话题，其中滑行距离受坡度、摩擦力和风力等多种因素的影响。我们接下来将通过分析滑行距离与坡度、滑行角度的关系，来深入理解这些因素对滑行距离的影响。

实验设计

我们准备了一张40厘米长、10厘米宽的竹板，同时准备一个支持的起始位和一个终点。在竹板上穿孔后，用绳索将支持起始位和终点并连(for)成一个连续的探险通道。我们进行了三组实验，通过调节探险通道的高度与角度并且保持其他因素，来测试滑行距离。在这里需要注意，在进行每一组实验之前要保证竹板表面的光滑度、竹板位置以及重力的大小都是相同的。

实验步骤

我们依次进行了三组实验，记录了竹板滑行到达终点时所需花费的时间t1、t2、t3以及成准确的滑行距离s。具体步骤如下：

实验1

第一组实验中，竹板的起始位离地面高度为20厘米，终点离起始位地面高度也是20厘米，滑行角度为5度。

实验2

在第二组实验中，竹板的起始位离地面高度为30厘米，终点离起始位地面高度也是30厘米，滑行角度为10度。

实验3

在第三组实验中，竹板的起始位离地面高度为40厘米，终点离起始位地面高度也是40厘米，滑行角度为15度。

实验结果

我们依次进行三组实验，在相同的条件下（尽管只有一些条件保证）获得了以下结果：