Question

8．小明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)．

序號(hào)	木塊放置情況	木板表面情況	壓力大小/N	彈簧測(cè)力計(jì)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(shí)驗(yàn)時(shí)，小明將木塊放在水平木板上，彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉動(dòng)木塊，并使木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為滑動(dòng)摩擦力的大小，此處應(yīng)用的原理是二力平衡．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明記錄的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示．
a．分析序號(hào)1、2、3三組數(shù)據(jù)可知：滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面所受的壓力有關(guān)，滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面所受壓力F大小的關(guān)系式是f=0.2F_N．
b．如要探究滑動(dòng)摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，應(yīng)選序號(hào)為1、4、5三組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析．
（3）小明在實(shí)驗(yàn)時(shí)還發(fā)現(xiàn)：在木塊沒(méi)有被拉動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)也有示數(shù)，且示數(shù)會(huì)變化．他請(qǐng)教老師，知道可用F-t圖象表示拉力隨時(shí)間的變化情況．若某次實(shí)驗(yàn)開(kāi)始拉動(dòng)木塊直到木塊勻速滑動(dòng)的F-t圖象如圖2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(kāi)始運(yùn)動(dòng)，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊；如果實(shí)驗(yàn)時(shí)木塊所受的拉力是2N，則下列對(duì)木塊所處狀態(tài)的判斷，正確的是C．
A．靜止    
B．勻速直線運(yùn)動(dòng)
C．靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)    
D．條件不足，無(wú)法判斷

Answer 1

分析 （1）彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)木塊時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)顯示拉力的大小，要使滑動(dòng)摩擦力等于拉力，根據(jù)二力平衡知識(shí)可知，應(yīng)使木塊在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）要探究滑動(dòng)摩擦力與接觸面所受的壓力的關(guān)系，必須要控制其他變量相同，選擇合適的實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論；根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求解滑動(dòng)摩擦力和壓力的關(guān)系；要探究滑動(dòng)摩擦力與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，必須要控制其他變量相同，選擇合適的實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論；
（3）分析圖象，結(jié)合二力平衡知識(shí)解答；

解答 解：（1）本實(shí)驗(yàn)用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊，使其做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)木塊處于平衡狀態(tài)，在水平方向上受到拉力和滑動(dòng)摩擦力的作用，根據(jù)二力平衡知識(shí)可知，此時(shí)拉力大小等于滑動(dòng)摩擦力大小，我們可以通過(guò)讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)，得出滑動(dòng)摩擦力的大�。�
（2）a、要研究摩擦力大小與接觸面所受的壓力的關(guān)系，必須控制木塊的放置情況、木板表面情況相同，壓力不同，通過(guò)比較彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)大小關(guān)系得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，因此應(yīng)選擇1、2、3；通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：當(dāng)接觸面的粗糙程度和接觸面積相同時(shí)，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大；
比較三組數(shù)據(jù)可知，滑動(dòng)摩擦力與壓力成正比，即$\frac{f}{{F}_{N}}$=$\frac{1.2N}{6N}$=$\frac{1.6N}{8N}$=$\frac{2N}{10N}$=0.2；
由此可以得出：f=0.2F_N；
b、要研究摩擦力大小與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，必須控制木塊的放置情況、壓力大小相同，木板表面情況不同，通過(guò)比較彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)大小關(guān)系得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，因此應(yīng)選擇1、4、5；通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：當(dāng)壓力大小和接觸面積相同時(shí)，接觸面的粗糙程度越大，滑動(dòng)摩擦力越大；
（3）由圖乙可知，0～4s木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，4s以后木塊被拉動(dòng)可做勻速直線運(yùn)動(dòng)；結(jié)合圖象可知，要使木塊由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊；
如果實(shí)驗(yàn)時(shí)木塊所受的拉力是2N，木塊可能靜止（還沒(méi)拉動(dòng)）、也可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故選C．
故答案為：（1）水平； 勻速直線運(yùn)動(dòng)； 二力平衡；
（2）a．1、2、3； f=0.2F_N； b．1、4、5；
（3）2.3； C．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)，主要考查了二力平衡條件的應(yīng)用及控制變量法；在此實(shí)驗(yàn)中要水平拉動(dòng)木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，要研究滑動(dòng)摩擦力與一個(gè)量的關(guān)系，需要控制另一個(gè)量不變．