Question

19．小明在學(xué)習(xí)摩擦力一節(jié)時(shí)，為了探究滑動(dòng)摩擦力跟哪些因素有關(guān)，設(shè)計(jì)了如圖（甲）實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行了如下操作：

（1）將長(zhǎng)木板放在水平桌面上，在木塊的鉤碼孔中加鉤碼，使木塊總質(zhì)量為200克放在木板上，沿水平方向緩慢地拉動(dòng)測(cè)力計(jì)，使木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣做的目的是為了使拉力等于摩擦力，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為0.5N．
（2）分別將木塊和所加鉤碼的總質(zhì)量增至400克、600克進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)分別為1.0N和1.5N，初步得出的結(jié)論為接觸面的粗糙程度相同時(shí)，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大．
（3）另一組同學(xué)小華對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，裝置如圖乙：將木塊用測(cè)力計(jì)水平拉住，測(cè)力計(jì)另一端固定在桌上一側(cè)；細(xì)線一端和砂桶連接，另一端跨過(guò)定滑輪和長(zhǎng)木板相連．實(shí)驗(yàn)時(shí)在砂桶中加砂，當(dāng)桶和砂的總重力為5N時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如丙所示，長(zhǎng)木板勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)長(zhǎng)木板受到桌面對(duì)它的摩擦力為2.6N．若在砂桶中繼續(xù)加砂3N，長(zhǎng)木板將做加速（選填“勻速”、“加速”、或“減速”）運(yùn)動(dòng)，測(cè)力計(jì)示數(shù)不變（選填“變大”、“變小”或“不變”）（不計(jì)繩重和繩與輪之間的摩擦）
（4）小剛同學(xué)認(rèn)為把長(zhǎng)木板改成海綿，還可以探究壓力的作用效果與壓力大小和受力面積之間的關(guān)系．小剛是通過(guò)海綿的凹陷程度來(lái)判斷出壓力作用效果是否明顯．小剛在探究壓力作用效果與受力面積的關(guān)系時(shí)，把質(zhì)量和底面積小的小木塊換成了質(zhì)量和底面積大的大木塊來(lái)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，你覺(jué)得小剛的做法正確嗎？為什么？

Answer 1

分析 （1）測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)物體時(shí)，測(cè)力計(jì)顯示拉力大小，物體在水平方向上受到拉力和滑動(dòng)摩擦力的作用，當(dāng)物體進(jìn)行勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)摩擦力和拉力是一對(duì)平衡力，滑動(dòng)摩擦力大小等于拉力大小．
（2）（3）滑動(dòng)摩擦力大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關(guān)，壓力大小不變，接觸面粗糙程度不變時(shí)，滑動(dòng)摩擦力大小不變．無(wú)論木板進(jìn)行勻速、加速、減速時(shí)，木塊受到木板的滑動(dòng)摩擦力大小是不變的，木塊相對(duì)桌子來(lái)講是靜止的，木塊水平方向上受到的拉力和滑動(dòng)摩擦力是一對(duì)平衡力，大小相等，所以測(cè)力計(jì)示數(shù)不變；
（4）要探究壓力的作用效果與壓力大小之間的關(guān)系，需要保持受力面積不變；要探究壓力作用效果與受力面積之間的關(guān)系時(shí)，需要保持壓力一定．

解答 解：（1）測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)物體時(shí)，測(cè)力計(jì)顯示拉力大小，當(dāng)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體在水平方向的滑動(dòng)摩擦力和拉力是一對(duì)平衡力，滑動(dòng)摩擦力大小等于拉力大小，所以讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)就是滑動(dòng)摩擦力的大�。�
（2）由題可知，木塊和所加鉤碼的總質(zhì)量增大時(shí)（壓力增大），彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)也增大（即摩擦力增大），可得出結(jié)論：在接觸面的粗糙程度相同時(shí)，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大；
（3）由圖可知測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N，此時(shí)示數(shù)為2.4N，由于木塊靜止，向右的拉力和向左的摩擦力是一對(duì)平衡力，大小相等，故木塊受到的摩擦力為2.4N；
由于物體間力的作用是相互的，木塊對(duì)木板的摩擦力為2.4N，水平向右；
實(shí)驗(yàn)時(shí)在砂桶中加砂，當(dāng)桶和砂的總重力為5N時(shí)，長(zhǎng)木板勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)長(zhǎng)木板受到桶向左5N的拉力、桌面對(duì)它向右的摩擦力、木塊對(duì)木板向右的2.4N的摩擦力，
根據(jù)三力平衡可得，長(zhǎng)木板受到桌面對(duì)它的摩擦力為f=5N-2.4N=2.6N；
若在砂桶中繼續(xù)加砂3N，拉力增大，由于木板受到的拉力大于摩擦力，故木板受力不平衡，此時(shí)長(zhǎng)木板將做加速運(yùn)動(dòng)；
無(wú)論木板做勻速、加速、減速運(yùn)動(dòng)，木塊與木板之間的壓力不變，接觸面的粗糙程度不變，故滑動(dòng)摩擦力大小不變，所以測(cè)力計(jì)示數(shù)不變，總是等于滑動(dòng)摩擦力大��；
（4）把長(zhǎng)木板改成海綿，還可以探究壓力的作用效果與壓力大小和受力面積之間的關(guān)系，通過(guò)海綿的凹陷程度來(lái)判斷出壓力作用效果是否明顯；
要探究壓力作用效果與受力面積之間的關(guān)系時(shí)，需要保持壓力一定；由題知，小剛實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有保持壓力相等，存在兩個(gè)變量，故他的做法不正確．
故答案為：（1）拉力等于摩擦力；
（2）接觸面的粗糙程度相同時(shí)，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大；
（3）2.4；2.6；加速；不變；
（4）海綿的凹陷程度；不正確；沒(méi)有保持壓力相等．

點(diǎn)評(píng) 滑動(dòng)摩擦力大小只跟壓力大小、接觸面粗糙程度有關(guān)，跟物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，這個(gè)問(wèn)題，學(xué)生總是不容易理解的．