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3. 新素养 科学探究(2024·山东潍坊节选)某同学在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想a:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
猜想b:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关;
猜想c:滑动摩擦力的大小与接触面积有关.
为了验证猜想,该同学利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、木板、玻璃板、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作. 玻璃板和木板固定,每次操作均用弹簧测力计沿水平方向以相同的速度匀速向右拉动木块,第1次弹簧测力计的示数为0.3 N,第2次弹簧测力计的示数为0.6 N,第3次和第4次弹簧测力计的示数均为1.2 N.

(1)比较第2次和第3次操作,可验证猜想______是否正确;比较第3次和第4次操作,可验证猜想______是否正确.(均选填“a”“b”或“c”)
(2)该同学查阅资料发现,物体受到的滑动摩擦力大小与接触面所受压力大小的比值反映了接触面的粗糙程度,称为动摩擦因数,则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为______.
(3)小明对实验装置进行了改进,如图乙所示,木板放在水平桌面上,木块叠放在木板上,细线一端连接木块,另一端连接固定的拉力传感器,向右拉动木板,水平细线的拉力大小通过拉力传感器的示数显示. 实验过程中,______(选填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板.
猜想a:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
猜想b:滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关;
猜想c:滑动摩擦力的大小与接触面积有关.
为了验证猜想,该同学利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、木板、玻璃板、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作. 玻璃板和木板固定,每次操作均用弹簧测力计沿水平方向以相同的速度匀速向右拉动木块,第1次弹簧测力计的示数为0.3 N,第2次弹簧测力计的示数为0.6 N,第3次和第4次弹簧测力计的示数均为1.2 N.
(1)比较第2次和第3次操作,可验证猜想______是否正确;比较第3次和第4次操作,可验证猜想______是否正确.(均选填“a”“b”或“c”)
(2)该同学查阅资料发现,物体受到的滑动摩擦力大小与接触面所受压力大小的比值反映了接触面的粗糙程度,称为动摩擦因数,则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为______.
(3)小明对实验装置进行了改进,如图乙所示,木板放在水平桌面上,木块叠放在木板上,细线一端连接木块,另一端连接固定的拉力传感器,向右拉动木板,水平细线的拉力大小通过拉力传感器的示数显示. 实验过程中,______(选填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板.
答案:
(1) b c;
(2) 1 : 2;
(3) 不需要;**解析**:
(1) 比较第 2 次和第 3 次操作,接触面的粗糙程度、接触面积相同,压力不同,弹簧测力计的示数不同,即滑动摩擦力不同,说明滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关,可验证猜想 b 是否正确;比较第 3 次和第 4 次操作,接触面的粗糙程度、所受压力相同,接触面积不同,两次操作中弹簧测力计的示数相同,即滑动摩擦力的大小相同,说明滑动摩擦力的大小与接触面积无关,可验证猜想 c 是否正确。
(2) 由第 1 次和第 2 次操作可知,木块与玻璃板间的动摩擦因数为$\frac{0.3\ N}{G_{木}}$,木块与木板间的动摩擦因数为$\frac{0.6\ N}{G_{木}}$,则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为$\frac{\frac{0.3\ N}{G_{木}}}{\frac{0.6\ N}{G_{木}}}=\frac{1}{2}$。
(3) 向右拉动木板时,木块对木板的压力不变、接触面的粗糙程度不变,木块受到的滑动摩擦力不变,所以不需要匀速拉动木板。
(1) b c;
(2) 1 : 2;
(3) 不需要;**解析**:
(1) 比较第 2 次和第 3 次操作,接触面的粗糙程度、接触面积相同,压力不同,弹簧测力计的示数不同,即滑动摩擦力不同,说明滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关,可验证猜想 b 是否正确;比较第 3 次和第 4 次操作,接触面的粗糙程度、所受压力相同,接触面积不同,两次操作中弹簧测力计的示数相同,即滑动摩擦力的大小相同,说明滑动摩擦力的大小与接触面积无关,可验证猜想 c 是否正确。
(2) 由第 1 次和第 2 次操作可知,木块与玻璃板间的动摩擦因数为$\frac{0.3\ N}{G_{木}}$,木块与木板间的动摩擦因数为$\frac{0.6\ N}{G_{木}}$,则木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为$\frac{\frac{0.3\ N}{G_{木}}}{\frac{0.6\ N}{G_{木}}}=\frac{1}{2}$。
(3) 向右拉动木板时,木块对木板的压力不变、接触面的粗糙程度不变,木块受到的滑动摩擦力不变,所以不需要匀速拉动木板。
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