Question

10．小明用如下圖所示的裝置，探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)．

序號	木塊放置情況	木板表面情況	壓力/N	彈簧測力計示數(shù)/N
1	平放	木板	6	1.2
2	平放	木板	8	1.6
3	平放	木板	10	2.0
4	平放	木板上鋪棉布	6	1.8
5	平放	木板上鋪毛巾	6	3.0

（1）實驗時小明將木塊放在水平木板上，彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，并使木塊做勻速直線運動．
（2）實驗時，小明記錄的部分?jǐn)?shù)據(jù)如上表所示．
a．分析序號1、2、3三組數(shù)據(jù)可知：滑動摩擦力的大小與接觸面所受的壓力有關(guān)．滑動摩擦力f大小與接觸面所受壓力F大小的數(shù)學(xué)關(guān)系式是f=0.2F．
b．如要探究滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，應(yīng)選序號為1、4、5三組數(shù)據(jù)分析．
（3）小明在實驗時還發(fā)現(xiàn)：在木塊沒有被拉動時，彈簧測力計也有示數(shù)，且示數(shù)會變化．他請教老師，知道可用F-t圖象表示拉力隨時間的變化情況．若某次實驗開始拉動木塊直到木塊勻速滑動的F-t圖象如圖所示，其中0～4s木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．分析圖象可知：要使木塊由靜止開始運動，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊．如果實驗過程中木塊所受的拉力恰好是2N，木塊所處的狀態(tài)可能是靜止或勻速直線運動．

Answer 1

分析 （1）彈簧測力計拉動木塊時，彈簧測力計顯示拉力大小，要使滑動摩擦力等于拉力，根據(jù)二力平衡條件，木塊一定進(jìn)行勻速直線運動；
（2）a、要探究滑動摩擦力大小與壓力的關(guān)系，需保持接觸面的粗糙程度相同，結(jié)合表格中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析即可；
b、要探究滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，需保持壓力大小相同，接觸面的粗糙程度不同．
（3）分析圖示圖示，根據(jù)圖示圖象求摩擦力、判斷運動狀態(tài)．

解答 解：（1）在實驗中彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，并使木塊作勻速直線運動，根據(jù)二力平衡知識，此時拉力大小與摩擦力相等；
（2）a、1、2、3組實驗數(shù)據(jù)，接觸面的粗糙程度相同，壓力大小不同，可得滑動摩擦力大小與壓力大小有關(guān)；
由數(shù)據(jù)知，壓力增大幾倍，滑動摩擦力便增大為原來的幾倍，所以摩擦力與壓力成正比，設(shè)f=kF，當(dāng)F=6N時，f=1.2N，代入數(shù)據(jù)得：1.2N=k×6N，
解得：k=0.2所以關(guān)系式為：f=0.2F；
b、1、4、5三組實驗，壓力大小相同，接觸面的粗糙程度不同，可以探究滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系．
（3）由圖示圖象可知，要使木塊由靜止開始運動，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊．如果實驗過程中木塊所受的拉力恰好是2N，木塊所處的狀態(tài)可能是靜止或勻速直線運動．
故答案為：（1）水平；（2）a、1、2、3；f=0.2F；b、1、4、5；（3）2.3；靜止或勻速直線運動．

點評 此題是探究影響滑動摩擦力的因素，主要考查了對二力平衡條件的應(yīng)用及控制變量法；在此實驗中要水平拉動木塊做勻速直線運動，要研究滑動摩擦力與一個量的關(guān)系，需要控制另一個量不變．