Question

19．小明在學(xué)習(xí)摩擦力一節(jié)時，為了探究滑動摩擦力跟哪些因素有關(guān)，設(shè)計了如圖（甲）實驗裝置，進行了如下操作：

（1）將長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測力計，使木塊做勻速直線運動，這樣做的目的是為了使拉力等于摩擦力，讀出彈簧測力計的示數(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克進行實驗，彈簧測力計的示數(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，壓力越大，滑動摩擦力越大．
（3）另一組同學(xué)小華對實驗進行了改進，裝置如圖乙：將木塊用測力計水平拉住，測力計另一端固定在桌上一側(cè)；細(xì)線一端和砂桶連接，另一端跨過定滑輪和長木板相連．實驗時在砂桶中加砂，當(dāng)桶和砂的總重力為5N時，彈簧測力計的示數(shù)如丙所示，長木板勻速運動，此時長木板受到桌面對它的摩擦力為2.6N．若在砂桶中繼續(xù)加砂3N，長木板將做加速（選填“勻速”、“加速”、或“減速”）運動，測力計示數(shù)不變（選填“變大”、“變小”或“不變”）（不計繩重和繩與輪之間的摩擦）
（4）小剛同學(xué)認(rèn)為把長木板改成海綿，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．小剛是通過海綿的凹陷程度來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，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進行對比實驗，你覺得小剛的做法正確嗎？為什么？

Answer 1

分析 （1）測力計水平拉動物體時，測力計顯示拉力大小，物體在水平方向上受到拉力和滑動摩擦力的作用，當(dāng)物體進行勻速直線運動時，滑動摩擦力和拉力是一對平衡力，滑動摩擦力大小等于拉力大�。�
（2）（3）滑動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，滑動摩擦力大小不變．無論木板進行勻速、加速、減速時，木塊受到木板的滑動摩擦力大小是不變的，木塊相對桌子來講是靜止的，木塊水平方向上受到的拉力和滑動摩擦力是一對平衡力，大小相等，所以測力計示數(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，需要保持壓力一定．

解答 解：（1）測力計水平拉動物體時，測力計顯示拉力大小，當(dāng)物體做勻速直線運動時，物體在水平方向的滑動摩擦力和拉力是一對平衡力，滑動摩擦力大小等于拉力大小，所以讀出測力計的示數(shù)就是滑動摩擦力的大小．
（2）由題可知，木塊和所加鉤碼的總質(zhì)量增大時（壓力增大），彈簧測力計的示數(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，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（3）由圖可知測力計的分度值為0.2N，此時示數(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，木塊對木板的摩擦力為2.4N，水平向右；
實驗時在砂桶中加砂，當(dāng)桶和砂的總重力為5N時，長木板勻速運動，此時長木板受到桶向左5N的拉力、桌面對它向右的摩擦力、木塊對木板向右的2.4N的摩擦力，
根據(jù)三力平衡可得，長木板受到桌面對它的摩擦力為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，此時長木板將做加速運動；
無論木板做勻速、加速、減速運動，木塊與木板之間的壓力不變，接觸面的粗糙程度不變，故滑動摩擦力大小不變，所以測力計示數(shù)不變，總是等于滑動摩擦力大��；
（4）把長木板改成海綿，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，通過海綿的凹陷程度來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，需要保持壓力一定；由題知，小剛實驗中沒有保持壓力相等，存在兩個變量，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，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（3）2.4；2.6；加速；不變；
（4）海綿的凹陷程度；不正確；沒有保持壓力相等．

點評 滑動摩擦力大小只跟壓力大小、接觸面粗糙程度有關(guān)，跟物體的運動速度無關(guān)，這個問題，學(xué)生總是不容易理解的．