Question

為探究滑動(dòng)摩擦力大小與什么因素有關(guān)，小明設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)．

（1）如果要想利用此實(shí)驗(yàn)來(lái)探究滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力的關(guān)系，應(yīng)設(shè)計(jì)怎樣的實(shí)驗(yàn)步驟？
（2）在探究滑動(dòng)摩擦力的大小是否與物體間的接觸面積有關(guān)時(shí)，小明先后用大、小木塊按照?qǐng)D甲所示的方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)．小明的做法是否正確？為什么？
（3）在研究此問(wèn)題時(shí)，小紅設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)如圖乙所示，彈簧測(cè)力計(jì)一端固定，另一端鉤住長(zhǎng)方形木塊，木塊下面是一長(zhǎng)木板，實(shí)驗(yàn)時(shí)拖支長(zhǎng)木板，然后讀出彈簧力計(jì)的示數(shù)，即可測(cè)出木塊和木板之間的摩擦力．小明看了小紅的實(shí)驗(yàn)后，認(rèn)為小紅設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)優(yōu)于自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)．對(duì)此你能說(shuō)出其中的原因嗎？

Answer 1

【答案】分析：（1）滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)，研究滑動(dòng)摩擦力與壓力大小的關(guān)系時(shí)，采用控制變量法的思想，控制接觸面的粗糙程度相同，只改變壓力的大小觀察滑動(dòng)摩擦力的大小變化情況；
（2）探究滑動(dòng)摩擦力的大小與物體間的接觸面積是否有關(guān)時(shí)，應(yīng)控制壓力和接觸面的粗糙程度不變，改變接觸面積的大小觀察滑動(dòng)摩擦力的大小變化情況；
（3）滑動(dòng)摩擦力的大小通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)體現(xiàn)，根據(jù)二力平衡的知識(shí)，只有物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力才等于彈簧測(cè)力計(jì)的拉力，因此必須控制木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)是不容易控制的．
解答：解：（1）研究滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力的關(guān)系時(shí)，在控制接觸面的粗糙程度和接觸面的大小不變基礎(chǔ)上注意兩點(diǎn)：①?gòu)椈蓽y(cè)力計(jì)拉動(dòng)木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，②通過(guò)給木塊上添加重物改變壓力，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)分析摩擦力的大小變化．
（2）研究摩擦力的大小與接觸面積的大小是否有關(guān)時(shí)，必須保證壓力和接觸面的粗糙程度相同，實(shí)驗(yàn)中采用用大、小兩個(gè)木塊雖然改變了接觸面積，但是木塊對(duì)接觸面的壓力大小也改變了，因此小明的做法是不正確的．
（3）小明的設(shè)計(jì)必須保證木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡的知識(shí)，摩擦力的大小才等于彈簧測(cè)力計(jì)的拉力，但是很難讓木塊保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致了彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不穩(wěn)定．小紅的設(shè)計(jì)中無(wú)論長(zhǎng)木板是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(wú)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）①用彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)木塊，使它做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₁；
②在木塊上面加一個(gè)重物，再用彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)木塊，使它做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F₂；
③比較F₁和F₂的大小得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．
（2）不正確，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有保持相同的壓力；
（3）木塊不必做勻速直線運(yùn)動(dòng)（或彈簧測(cè)力計(jì)保持靜止，便于讀數(shù)）．
點(diǎn)評(píng)：探究摩擦力的實(shí)驗(yàn)一般從兩個(gè)方面進(jìn)行考查：①控制變量法研究實(shí)驗(yàn)的步驟，抓住變量和不變量；②實(shí)驗(yàn)中要求拉動(dòng)木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)的原因，以及實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法．