Question

15．一質(zhì)量均勻分布、正反面相同的長(zhǎng)方形木板，以中線MN為界，對(duì)比觀察左右兩部分，發(fā)現(xiàn)粗糙程度可能不一樣，哪一側(cè)更粗糙？同學(xué)們進(jìn)行了研究．

（1）①小華將滑塊放木板上，通過細(xì)線和固定的測(cè)力計(jì)相連，如圖甲．水平向右拉動(dòng)木板，待示數(shù)穩(wěn)定時(shí)，記下滑塊經(jīng)過左、右兩部分時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)F_左和F_右，若F_左＞F_右，則木板的左側(cè)更粗糙，實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要（選填“需要”或“不需要”）勻速拉動(dòng)木板．
②小華左右手戴上同樣的手套，木板水平對(duì)稱地放在左右手上，現(xiàn)左手向左、右手向右，使兩手距離快速增大，若木板向左運(yùn)動(dòng)，則木板左側(cè)更粗糙．
（2）小明用圖乙實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行如下操作：
A．將相同輕彈簧的一端分別固定在MN上的P、Q點(diǎn)，另一端分別與相同的滑塊接觸．
B．移動(dòng)滑塊壓縮彈簧，使彈簧縮短不同長(zhǎng)度，由靜止釋放滑塊，使滑塊向左、向右滑動(dòng)．
C．分別測(cè)出滑塊向左、向右滑行的距離為x₁和x₂．
小明根據(jù)x₁和x₂的大小關(guān)系判斷木板的粗糙程度，小華提出疑義．
為能根據(jù)x₁和x₂的大小關(guān)系作出正確判斷，請(qǐng)指出小明實(shí)驗(yàn)中存在的問題是不能確定滑塊經(jīng)過中線MN時(shí)的速度相同．
改正實(shí)驗(yàn)方法后，若x₁＞x₂，則木板右側(cè)更粗糙．
（3）小紅使滑塊分別從左右兩側(cè)滑上木板，測(cè)出滑塊運(yùn)動(dòng)的速度，作出滑塊從兩端分別運(yùn)動(dòng)至MN過程中的速度v和時(shí)間t的關(guān)系圖線如圖丙，則圖線b（選填“a”或“b”）所對(duì)應(yīng)的接觸面更粗糙，判斷的依據(jù)是b圖線物塊的速度變化快．

Answer 1

分析 （1）①按圖中的裝置拉動(dòng)木板時(shí)，滑塊相對(duì)于桌面靜止，拉力與摩擦力的大小相同，拉力越大，說明摩擦力越大，物體表面越粗糙；
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，木板向左運(yùn)動(dòng)，說明左側(cè)摩擦力大，則左側(cè)更粗糙；
（2）根據(jù)控制變量法，應(yīng)控制滑塊越過中線時(shí)的速度相同，可據(jù)此對(duì)小明的實(shí)驗(yàn)方案提出意見并改進(jìn)；
（3）根據(jù)接觸面越粗糙，對(duì)滑塊的阻力越大，滑塊的速度減小會(huì)越快，相反，滑塊的速度減小會(huì)越慢，據(jù)此對(duì)照?qǐng)D象可做出判斷．

解答 解：（1）①如圖甲，水平向右拉動(dòng)木板，待示數(shù)穩(wěn)定時(shí)，記下滑塊經(jīng)過左、右兩部分時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)F_左和F_右，若F_左＞F_右，則說明左側(cè)摩擦力大，即木板的左側(cè)更粗糙；
實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑塊相對(duì)于桌面是靜止的，因此受力平衡，不需要?jiǎng)蛩倮瓌?dòng)木板．
②小華左右手戴上同樣的手套，木板水平對(duì)稱地放在左右手上，現(xiàn)左手向左、右手向右，使兩手距離快速增大，若木板向左運(yùn)動(dòng)，則說明左側(cè)摩擦力大，即木板左側(cè)更粗糙．
（2）①根據(jù)小明的實(shí)驗(yàn)過程可知，若依據(jù)小明的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)x₁和x₂的大小關(guān)系判斷木板的粗糙程度并不科學(xué)，因?yàn)檫@一實(shí)驗(yàn)過程不能確定滑塊經(jīng)過中線MN時(shí)的速度相同，不符合控制變量法的要求．
②對(duì)小明的實(shí)驗(yàn)可做出這樣的改進(jìn)：將彈簧的一端固定在中線MN上，另一端分別與同一滑塊接觸，移動(dòng)滑塊使彈簧壓縮相同的長(zhǎng)度，由靜止釋放滑塊，使滑塊不滑離木板，分別測(cè)出滑塊滑行的距離x₁和x₂，若x₁＞x₂，說明木板在右側(cè)時(shí)木板受到摩擦力較大，即右面更粗糙，即右側(cè)；
（3）由圖象可知，在相同時(shí)間內(nèi)，a的速度減小的慢，b的速度減小的快，說明b受到的摩擦阻力更大，則圖線b所對(duì)應(yīng)的接觸面更粗糙．
故答案為：
（1）①左；不需要； ②左；（2）①不能確定滑塊經(jīng)過中線MN時(shí)的速度相同；②右；（3）b； b圖線物塊的速度變化快．

點(diǎn)評(píng) 在本題的探究實(shí)驗(yàn)中，關(guān)鍵要抓住一點(diǎn)，即接觸面粗糙程度對(duì)摩擦力的影響．同時(shí)還要熟練運(yùn)用控制變量法以及二力平衡條件等進(jìn)行分析，能準(zhǔn)確從圖象中讀取信息等．