Question

19．在學(xué)過摩擦力知識后，小明想探究：摩擦力大小是否與壓力、重力都有關(guān)系？他利用如圖所示的裝置進行探究實驗．
實驗步驟如下：
①把金屬盒放在質(zhì)量不計的白紙上，讀出臺式測力計示數(shù)；拉動白紙的過程中，讀出彈簧測力計的示數(shù)．
②將質(zhì)量不計的氫氣球系在金屬盒上，讀出臺式測力計示數(shù)；拉動白紙的過程中，讀出彈簧測力計的示數(shù)．
③再往金屬盒注入適量的沙子，使臺式測力計示數(shù)與步驟①中的示數(shù)相等，拉動白紙的過程中，讀出彈簧測力計的示數(shù)．
實驗相關(guān)數(shù)據(jù)如表：

實驗序號	臺式測力計示數(shù)F1/N	金屬盒總重力G/N	彈簧測力計示數(shù)F2/N
①	4.8	4.8	1.8
②	3.2		1.2
③	4.8	6.4	1.8

（1）此實驗是根據(jù)二力平衡原理測出摩擦力大小的．該實驗中是通過向金屬盒內(nèi)添加沙子來改變金屬盒總重力的．
（2）與直接用彈簧測力計拉動金屬盒測量摩擦力相比，拉動白紙進行實驗具有的優(yōu)點具體體現(xiàn)在：彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定，便于讀數(shù)．（寫出一條即可）
（3）請你補齊上表中空格處的數(shù)據(jù)，其值為4.8N．
（4）比較實驗步驟①③（填序號）的數(shù)據(jù)，說明摩擦力大小與重力無關(guān)．
比較實驗步驟①和②可以初步得到：在接觸面粗糙程度一定時，壓力越大，滑動摩擦力越大．

Answer 1

分析 （1）利用二力平衡可知，摩擦力等于彈簧測力計的拉力大��；通過向金屬盒內(nèi)添加沙子，改變總重力；
（2）為了能平穩(wěn)的讀數(shù)，應(yīng)該是測力計做勻速直線運動，拉動白紙，相對來說測力計示數(shù)穩(wěn)定，便于讀數(shù)；
（3）第二次實驗中，氫氣球系在金屬盒上，總重力不變，改變了壓力大小，探究摩擦力與壓力大小的關(guān)系；
（4）由控制變量法，要探究摩擦力與重力關(guān)系，應(yīng)改變重力，保持其它條件不變，由此選擇并分析得出結(jié)論；
同理分析①和②兩次實驗，相同量和找到不同量，分析得出緒論．

解答 解：
（1）利用二力平衡可知，當(dāng)水平勻速拉動白紙時，摩擦力等于彈簧測力計的拉力大�。�
實驗中是通過向金屬盒內(nèi)添加沙子來改變總重力的；
（2）與直接用彈簧測力計拉動金屬盒測量摩擦力相比，拉動白紙進行實驗具有容易操作的優(yōu)點，具體體現(xiàn)在彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定，便于讀數(shù)；
（3）第二次實驗中，氫氣球系在金屬盒上，保持了總重力不變，而改變了壓力大小，來探究摩擦力與壓力大小的關(guān)系．所以第2次實驗，金屬盒的總重力仍為4.8N；
（4）探究摩擦力與重力的關(guān)系時，應(yīng)保持壓力不變，改變總重力，根據(jù)此要求，只有①③能滿足；且這兩次實驗的摩擦力大小相等，說明摩擦力大小與重力無關(guān)；
由①和②兩次實驗，金屬盒對白紙壓力不同，第①次實驗壓力大，摩擦力也大．可以初步得到的結(jié)論是：在接觸面粗糙程度一定時，壓力越大，滑動摩擦力越大．
故答案為：（1）二力平衡；向金屬盒內(nèi)添加沙子；（2）彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定，便于讀數(shù)；（3）4.8；（4）①③；無關(guān)；壓力越大，滑動摩擦力越大．

點評 本題的實驗中，探究了摩擦力大小與壓力、重力的關(guān)系，值得注意的是，這里通過向金屬盒內(nèi)添加沙子來改變總重力大小，通過將氫氣球系在金屬盒上，減小對水平面的壓力，其中臺式測力計顯示的是壓力的大小，只有明確這些才能順利進行實驗．