Question

20．在探究“影響滑動摩擦力大小因素”的實(shí)驗中，小明有如下猜想：
A．滑動摩擦力大小與壓力大小有關(guān)
B．滑動摩擦力大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)
為此小明進(jìn)行了如下實(shí)驗，實(shí)驗數(shù)據(jù)如下表：

序號	壓力/N	接觸面種類	彈簧測力計示數(shù)/N
1	6	木板	1.5
2	6	毛巾	2.8
3	12	毛巾	5.6
4	12	毛巾	3.5

（1）實(shí)驗中，應(yīng)水平勻速拉動彈簧測力計，根據(jù)二力平衡知識可知摩擦力大小等于拉力大小，這個過程中研究問題的方法是轉(zhuǎn)換法．
（2）由實(shí)驗①②可驗證猜想B（選填“A”或“B”）正確，并可得到的結(jié)論是壓力一定時，接觸面越粗糙摩擦力越大．
（3）完成探究“影響滑動摩擦力大小因素”實(shí)驗后，接著小明在毛巾表面上，利用如圖4的實(shí)驗裝置，使物體水平勻速移動了10cm，則繩端水平移動的距離為20cm，結(jié)合表中序號4及相關(guān)數(shù)據(jù)，則此滑輪組的機(jī)械效率η=80%．

Answer 1

分析 （1）掌握二力平衡條件，要正確測出摩擦力的大小，需拉動木塊做勻速直線運(yùn)動；
轉(zhuǎn)換法是中學(xué)物理中一種重要的研究方法，也就是借助某些物體的特性來研究看不到或不易觀察到物質(zhì)，形象直觀．
（2）摩擦力大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，運(yùn)用控制變量法進(jìn)行分析．
（3）根據(jù)繩子的段數(shù)，求出拉力移動的距離s′．根據(jù)W_總=Fs′求出總功；
知道物體移動的距離和摩擦力，根據(jù)W_有=fs求出有用功；
知道有用功和總功，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$求出滑輪組的機(jī)械效率．

解答 解：
（1）探究影響滑動摩擦力大小的因素”實(shí)驗時，摩擦力的測量屬于間接測量，彈簧測力計對木塊的作用力是拉力，彈簧測力計不能直接測量出摩擦力大小，所以在實(shí)驗中就需要使木塊保持勻速直線運(yùn)動，這樣摩擦力與拉力二力平衡，利用二力平衡條件得出摩擦力大小，應(yīng)用了轉(zhuǎn)換法；
（2）由表中①②可知，這兩次實(shí)驗壓力相同，接觸面的粗糙程度不同，摩擦力不同，可以驗證：B．滑動摩擦力大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)；其結(jié)論是，在壓力相同時，接觸面越粗糙摩擦力越大；
（3）如圖，繩子的段數(shù)為2段，所以拉力移動的距離是：s′=2s=2×10cm=20cm；
根據(jù)表中數(shù)據(jù)③可知，物體與地面間的摩擦力為5.6N，使物體勻速移動10cm=0.1m，
所以有用功為：W_有=fs=5.6N×0.1m=0.56J；
則總功為：W_總=Fs′=3.5N×0.2m=0.7J；
滑輪組的機(jī)械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{0.56J}{0.7J}$×100%=80%．
故答案為：（1）二力平衡；轉(zhuǎn)換法；（2）B；壓力一定時，接觸面越粗糙摩擦力越大；（3）20；80%．

點(diǎn)評 此題是探究“滑動摩擦力的大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗，考查了學(xué)生對控制變量法的理解和應(yīng)用，本題同時考查機(jī)械效率的計算．