Question

13．在探究“滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中．

（1）小明用彈簧測力計拉木塊，使它在水平木板上做勻速運動，這種方法測摩擦力的原理是二力平衡，該實驗操作的關(guān)鍵是勻速拉動彈簧測力計．
（2）木塊在勻速滑動的過程中，彈簧測力計示數(shù)如圖1所示，木塊所受的滑動摩擦力為2.8N．
（3）小明將木塊沿豎直方向截去一半后，測得木塊所受的滑動摩擦力變?yōu)樵瓉淼囊话耄�他由此得出，滑動摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減小，你認(rèn)為他的探究過程中存在的問題是沒有控制木塊對水平面的壓力相同．
（4）小明的實驗過程如圖2所示：
①由圖2甲、乙探究的問題是壓力一定，滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)．
②由圖2乙和丙探究的問題是接觸面一定時，滑動摩擦力與壓力的關(guān)系．
（5）若小明選用正確的實驗裝置進(jìn)行實驗得到下表所記錄的實驗數(shù)據(jù)，請根據(jù)數(shù)據(jù)在所給坐標(biāo)中作出摩擦力的大小f與接觸面受到的壓力N之間的關(guān)系圖象．

N/N	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
f/N	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2

（6）根據(jù)圖象可以得出f與N的關(guān)系是接觸面的粗糙程度相同，滑動摩擦力大小與壓力成正比．
（7）探究此實驗時，為了解決彈簧秤邊運動邊讀數(shù)的問題，小紅設(shè)計了和小明不一樣的實驗，如圖3所示，實驗時只要勻速拖動長木板讀出彈簧測力計的示數(shù)，即可畫出木塊和木板之間的摩擦力，小明看到了小紅的實驗后，認(rèn)為小紅設(shè)計的實驗優(yōu)于自己設(shè)計的實驗，對此請你說出其中的優(yōu)點是彈簧測力計保持靜止，便于讀數(shù)．

Answer 1

分析 （1）在實驗中，讓彈簧測力計拉著物體做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡的條件可知，此時拉力與摩擦力平衡；
（2）在讀取示數(shù)時應(yīng)先確定彈簧測力計的分度值，然后讀數(shù)；
（3）探究滑動摩擦力跟接觸面積大小的關(guān)系時，要控制壓力大小和接觸面粗糙程度不變；
（4）①圖甲中，木塊與玻璃接觸，圖乙中，木塊與木板接觸，接觸面的材料不同而物體間的壓力相同，分析摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系；
②圖乙與圖丙中，接觸面的材料相同，而物體間的壓力不同，可以探究摩擦力與物體壓力間的關(guān)系；
（5）在作圖時，首先根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)描點，后將各點用平滑的曲線連接起來；
（6）分析圖象，觀察摩擦力大小與壓力大小的變化情況，得出摩擦力大小與壓力之間的關(guān)系；
（7）滑動摩擦力的大小通過彈簧測力計的示數(shù)體現(xiàn)，根據(jù)二力平衡的知識，只有物體做勻速直線運動時，摩擦力才等于彈簧測力計的拉力，因此必須控制木塊做勻速直線運動，而木塊做勻速直線運動是不容易控制的．

解答 解：
（1）小明在實驗過程中必須保證木塊做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡的知識，摩擦力的大小才等于彈簧測力計的拉力；
（2）讀圖可知，彈簧測力計的分度值為0.1N，其示數(shù)為2N+0.8N=2.8N，根據(jù)二力平衡知識可知，此時拉力與摩擦力是一對平衡力，則木塊所受的摩擦力為2.8N；
（3）探究滑動摩擦力跟接觸面積大小的關(guān)系，要控制壓力大小和接觸面粗糙程度不變，實驗時沒有控制好壓力大小不變，得出的結(jié)論是不可信的；
（4）①甲和乙圖壓力相等，接觸面的粗糙程度不同，乙的接觸面比甲更粗糙，從測力計的示數(shù)看，乙的示數(shù)更大，由此可得：壓力一定，滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)；
②乙和丙相比，木塊都是在木板上運動，而丙圖中木塊上有砝碼，壓力更大；所以乙和丙是研究滑動摩擦力與壓力的大小關(guān)系；
（5）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)進(jìn)行描點，并用平滑的曲線連接起來，如圖所示：

（6）通過圖象，摩擦力與壓力大小關(guān)系是一條上升的直線，所以可以得出接觸面的粗糙程度相同，滑動摩擦力大小與壓力成正比；
（7）小明的設(shè)計必須保證木塊做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡的知識，摩擦力的大小才等于彈簧測力計的拉力，但是很難讓木塊保持勻速直線運動狀態(tài)，導(dǎo)致了彈簧測力計的示數(shù)不穩(wěn)定．小紅的設(shè)計中無論長木板是否做勻速直線運動，木塊都處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)二力平衡的條件，拉力等于摩擦力，而且無論拉木板速度多少，摩擦力都一樣，不改變摩擦力大小，所以容易讀數(shù)．
故答案為：（1）二力平衡；勻速拉動彈簧測力計；（2）2.8；（3）沒有控制木塊對水平面的壓力相同；（4）①壓力一定，滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)；②接觸面一定時，滑動摩擦力與壓力的關(guān)系；（5）見上圖；（6）接觸面的粗糙程度相同，滑動摩擦力大小與壓力成正比；（7）彈簧測力計保持靜止，便于讀數(shù)．

點評 此題主要考查了影響滑動摩擦力大小因素的探究，在此實驗中注意控制變量法的應(yīng)用，同時考查了二力平衡條件的應(yīng)用．