Question

15．在探究“滑動(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”的過程中，一些同學(xué)做以下猜想：
猜想A：滑動(dòng)摩擦力的大小可能與接觸面的粗糙程度有關(guān)；
猜想B：滑動(dòng)摩擦力的大小可能與接觸面間的壓力大小有關(guān)；
猜想C：滑動(dòng)摩擦力的大小可能與產(chǎn)生摩擦兩個(gè)物體間接觸面積大小有關(guān)．
為了檢驗(yàn)上述有關(guān)猜想是否正確，某同學(xué)選用了一塊底面與各個(gè)側(cè)面粗糙程度均相同的長方體木塊，并設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案．

步驟1：把長方體木塊平放在水平的長木板上，用彈簧測力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)（如圖7甲所示），讀出這時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)；
步驟2：在長方體木塊上放上砝碼（如圖7乙所示），用彈簧測力計(jì)水平拉木塊，使砝碼與木塊一起沿直線勻速滑動(dòng)，比較“步驟2”與“步驟1”中彈簧測力計(jì)示數(shù)的大小；
步驟3：在水平長木板上鋪上一層棉布，把木塊平放在棉布上（不加砝碼），用彈簧測力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)（如圖7丙所示），比較“步驟3”與“步驟1”中彈簧測力計(jì)示數(shù)的大�。�
（1）當(dāng)用彈簧測力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)摩擦力的大小就等于彈簧測力計(jì)示數(shù)，為什么？因?yàn)閺椈蓽y力計(jì)拉著木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以彈簧測力計(jì)對(duì)木塊的拉力與木塊和木板面之間的摩擦力是一對(duì)平衡力，大小相等．
（2）“步驟2”的設(shè)計(jì)目的是為檢驗(yàn)上述猜想中哪一個(gè)的正確與否？答：B
（3）為了檢驗(yàn)猜想C是否正確，可在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上再增加一個(gè)步驟，寫出你所設(shè)計(jì)的這一實(shí)驗(yàn)步驟4：把長方體木塊側(cè)放在水平的長木板上，用彈簧測力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)，讀出這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)．
（4）在“步驟2”中，若木塊和砝碼重0.5N，當(dāng)用彈簧測力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)時(shí)，則砝碼與木塊間摩擦力的大小為D
A．大于0.5N　B．大于零且小于0.5N   C．等于0.5N　　D．等于零．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)二力平衡的知識(shí)，只有水平拉木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，木塊所受摩擦力才等于拉力；
（2）“步驟2”的設(shè)計(jì)是只改變了壓力，并與“步驟1”比較，是為了驗(yàn)證滑動(dòng)摩擦力的大小可能與接觸面間的壓力大小有關(guān)；
（3）猜想C是探究滑動(dòng)摩擦力的大小可能與產(chǎn)與接觸面積的大小是否有關(guān)；就要控制壓力和粗糙程度相同，只改變接觸面積；
（4）砝碼與木塊間沒有發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢，它們之間就不會(huì)產(chǎn)生摩擦力．

解答 解：
（1）此實(shí)驗(yàn)中摩擦力的大小是通過測力計(jì)的示數(shù)反映出來，就必須保證摩擦力與拉力大小相等，為此，就得讓木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）“步驟2”與“步驟1”的區(qū)別在于改變了壓力，其它條件沒變；顯然是探究“猜想B”；
（3）在其它因素不變的前提下，只改變接觸面積，就可探究摩擦力與面積的關(guān)系，添加步驟：把長方體木塊側(cè)放在水平的長木板上，用彈簧測力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)，讀出這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)；
（4）產(chǎn)生摩擦力的條件是兩接觸的物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢，而砝碼與木塊相對(duì)靜止，并且也沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢，故它們之間的摩擦力為零．
故答案為：（1）因?yàn)閺椈蓽y力計(jì)拉著木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以彈簧測力計(jì)對(duì)木塊的拉力與木塊和木板面之間的摩擦力是一對(duì)平衡力，大小相等；
（2）B；（3）把長方體木塊側(cè)放在水平的長木板上，用彈簧測力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)，讀出這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)；（4）D．

點(diǎn)評(píng) （1）滑動(dòng)摩擦力在物體的接觸面上，所以摩擦力的大小無法直接測量，可借助于平衡力的條件，將摩擦力的大小轉(zhuǎn)化成測力計(jì)示數(shù)的大小進(jìn)行測量；
（2）由猜想可知滑動(dòng)摩擦力的大小可能跟接觸面的粗糙程度、壓力的大小、接觸面積的大小等有關(guān)，因此在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)應(yīng)使用控制變量的方法．