Question

13．小明和小華用如圖甲所示的裝置，探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)．
（1）實驗時，將木塊放在一水平木板上，沿水平方向拉動木塊，使木塊在長木板上做勻速直線運動．改變木塊對木板的壓力分別測出每次的滑動摩擦力f，實驗數(shù)據(jù)如表．

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6
壓力F/N	2.0	3.0	4.0	5.0	6.0	7.0
滑動摩擦力f/N	0.6	0.8	1.2	1.5	1.9	2.1

（2）根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù)，在方格紙上畫出滑動摩擦力f與壓力F的關(guān)系圖象．
（3）滑動摩擦力f的大小與接觸面所受壓力F大小的關(guān)系式是f=0.3F．
（4）理論上，該實驗次數(shù)越多越好，其好處是數(shù)據(jù)越多，得到的兩者關(guān)系越趨近實際的關(guān)系．
（5）小華在實驗時發(fā)現(xiàn)：開始拉動靜止的木塊直到木塊勻速滑動時，測力計的示數(shù)會發(fā)生變化．并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了F-t圖象．如圖乙所示．其中0～4s木塊處于靜止狀態(tài)．由圖象可知：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，通過請教老師后知道這是物體間的最大靜摩擦力；如果實驗過程中木塊所受的拉力是2N，則下列對木塊所處狀態(tài)的判斷，正確的是C．
A．靜止    B．勻速直線運動    C．靜止或勻速直線運動
（6）小明猜想：物體間的靜摩擦力最大值與物體間的壓力有關(guān)，壓力越大，靜摩擦力的最大值就越大．
請你設(shè)計一個簡單實驗，驗證小明的猜想是否正確．
實驗器材：木塊一個，砝碼若干，彈簧測力計．（補充所缺器材）
簡要做法：將木塊放在水平的木板上，改變木塊對木板的壓力，分別測出使木塊由靜止開始運動時的測力計的示數(shù)即物體間的最大靜摩擦力．如何判斷：比較測力計的示數(shù)與壓力的數(shù)據(jù)，如測力計的示數(shù)隨壓力的變化而變化，則說明物體間的最大靜摩擦力與壓力有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）木塊只有在做勻速直線運動時，受到彈簧測力計的拉力才等于受到的摩擦力；
（2）描點法繪制圖象注意橫縱坐標對應(yīng)的物理量；
（3）從數(shù)據(jù)上看，接觸面粗糙程度一定時，壓力越大，受到的摩擦力越大，且成正比關(guān)系；
（4）實驗次數(shù)越多，誤差越小，實驗結(jié)論越準確．
（5）分析圖乙拉力的變化與物體運動狀態(tài)的關(guān)系，開始與做勻速直線運動過程均屬于平衡狀態(tài)，拉力都等于摩擦力；
（6）要探究靜摩擦力大小與壓力大小的關(guān)系，需使接觸面的粗糙程度相同，壓力大小不同，實驗中要利用二力平衡條件用彈簧測力計來測量摩擦力的大�。�

解答 解：
（1）用彈簧測力計水平拉動木塊時，木塊受到拉力和摩擦力的作用，根據(jù)二力平衡的知識，木塊只有做勻速直線運動拉力才等于摩擦力；
（2）用描點法繪制圖象，橫坐標對應(yīng)壓力大小，縱坐標對應(yīng)摩擦力大小如下圖；
；
（3）從圖象上看出，這是個正比例函數(shù)圖象，在接觸面的粗糙程度一定時，摩擦力的大小與壓力的大小成正比，且滑動摩擦力的大小與壓力大小的比值大約等于0.3，則滑動摩擦力f的大小與接觸面所受壓力F大小的關(guān)系式是：f=0.3F；
（4）實驗的目的是為了得出正確的結(jié)論，多次實驗，進行對比實驗的結(jié)論越真實；
（5）由圖乙知，最大靜摩擦力為2.3N，所以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；
且物體做勻速直線運動時，拉力大小始終等于2N，說明滑動摩擦力等于2.0N；
所以當拉力等于2.0N時，物體可能處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，C正確；
（6）要探究靜摩擦力大小與壓力大小的關(guān)系，需改變壓力大小，使接觸面的粗糙程度不變，利用彈簧測力計沿水平方向慢慢拉動木塊，當其剛開始運動時記下測力計的示數(shù)，便等于最大靜摩擦力的大�。�比較彈簧測力計示數(shù)和壓力的變化情況得出結(jié)果．
故答案為：（1）勻速直線；
（2）見上圖；
（3）f=0.3F；
（4）數(shù)據(jù)越多，得到的兩者關(guān)系越趨近實際的關(guān)系；
（5）2.3；C；
（6）彈簧測力計；
簡要做法：將木塊放在水平的木板上，改變木塊對木板的壓力，分別測出使木塊由靜止開始運動時的測力計的示數(shù)即物體間的最大靜摩擦力．
如何判斷：比較測力計的示數(shù)與壓力的數(shù)據(jù)，如測力計的示數(shù)隨壓力的變化而變化，則說明物體間的最大靜摩擦力與壓力有關(guān)．

點評 本題重點是研究摩擦力大小和壓力大小的關(guān)系，通過分析實驗數(shù)據(jù)繪制圖象考查了學(xué)生對數(shù)據(jù)的分析處理和繪制圖象能力；通過多次測量，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)和一絲不茍的科學(xué)態(tài)度，并考查了學(xué)生對數(shù)據(jù)的分析能力．