Question

小明在探究滑動(dòng)摩擦力的人小與什么因素有關(guān)時(shí)，采用了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，木扳上的滑塊通過輕繩繞過定滑輪，繩的另一端懸掛托盤．實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤中加減砝碼．請(qǐng)回答：
（1）裝置中定滑輪的作用是：______．
（2）實(shí)驗(yàn)前測(cè)得木板的質(zhì)量為m₁，滑塊的質(zhì)量為m₂，托盤的質(zhì)量為m₃．實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)向托盤加入質(zhì)量為m₄的砝碼時(shí)，滑塊向右勻速滑動(dòng)．則滑塊與木板間的滑動(dòng)摩擦力的方向是______，大小f=______（用已知或測(cè)量的物理量符號(hào)表示）．
（3）如果加的砝碼質(zhì)量太大，滑塊將加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)滑塊受到的摩擦力______（填寫“增大”、“減小”、“不變”）
（4）當(dāng)砝碼和托盤勻速下降時(shí)，滑塊的動(dòng)能不變，砝碼和托盤的重力勢(shì)能減小了，機(jī)械能不守恒，其原因是______．

Answer 1

解：（1）讀圖可知，裝置中定滑輪的作用是改變力的方向；
（2）滑塊向右勻速滑動(dòng)時(shí)，滑塊與木板間的滑動(dòng)摩擦力阻礙其向右運(yùn)動(dòng)，故摩擦力的方向是水平向左的，大小等于托盤與砝碼的總重力，故f=（m₃+m₄）g；
（3）如果加的砝碼質(zhì)量太大，滑塊將加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)滑塊對(duì)水平桌面的壓力和接觸面的粗糙程度不變，故受到的摩擦力不變；
（4）當(dāng)砝碼和托盤勻速下降時(shí)，滑塊的動(dòng)能不變，砝碼和托盤的重力勢(shì)能減小了，機(jī)械能不守恒，其原因是由于滑塊滑動(dòng)時(shí)克服摩擦力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以機(jī)械能不守恒．
故答案為：
（1）改變力的方向； （2）水平向左；f=（m₃+m₄）g； （3）不變；
（4）由于滑塊滑動(dòng)時(shí)克服摩擦力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以機(jī)械能不守恒．
分析：（1）定滑輪的特點(diǎn)是可以改變用力的方向；
（2）摩擦力是阻礙物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的，與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反，其大小等于托盤與砝碼的總重力；
（3）摩擦力的大小與物體所受拉力的大小及運(yùn)動(dòng)的速度無關(guān)；
（4）重力勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，但往往機(jī)械能不守恒，是因?yàn)樵谀Σ吝^程中部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能．
點(diǎn)評(píng)：在本實(shí)驗(yàn)中，要了解定滑輪所起的作用，會(huì)判斷摩擦力的大小和方向，熟知影響摩擦力大小的因素是什么，并能分析能量的轉(zhuǎn)化情況等，本題考查的內(nèi)容較全面，值得我們關(guān)注．