Question

2．小明在探究“摩擦力的大小與什么因素有關”的實驗時，用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊，使它沿水平長木板勻速滑動，從而測出摩擦力；改變放在木塊上的砝碼，從而改變木塊與長木板之間的壓力；把棉布、毛巾等鋪在長木板上，從而改變接觸面的粗糙程度．

（1）觀察以上三個實驗圖，比較甲圖和乙；（2）；（3）；（4）圖所示實驗，說明摩擦力的大小與作用在物體表面的壓力有關．
（2）觀察三個實驗，比較甲圖和丙圖所示實驗，說明在壓力相同時，接觸面越粗糙，摩擦力越大．
（3）小明在進行乙圖中實驗時，改變放在木塊上的砝碼，通過多次實驗得到摩擦力F_摩與作用在物體表面的壓力F_壓的關系圖線如丁圖所示由圖可知：F_摩=0.25F_壓．當木塊與砝碼的總重力為6N時，木塊在長木板上滑動時受到的摩擦力為1.5N，若此時彈簧測力計的讀數為2.5N，則木塊將做加速運動．
（4）某物理興趣小組為了測量滑動摩擦力的大小，設計了如圖所示的實驗裝置．實驗中，小桶內裝入適量的沙子，滑塊恰好做勻速直線運動．（繩重與滑輪的摩擦不計）．
①為了測量滑塊受到的滑動摩擦力，需要測量的物理量是B．（選填“A”或“B”）
A．滑塊的質量m₁　　　　B．小桶和沙子的總質量m₂
②滑塊受到的滑動摩擦力f₁=m₂g．（用物理量符號表示）
③小桶落地后，滑塊繼續向前運動，受到的滑動摩擦力f₂，則f₁等于f₂．（選填“大于”、“等于”或“小于”）
④實驗中難以判斷滑塊是否做勻速直線運動，請你對上述實驗方法提出改進意見：拉動木板向左運動，使滑塊保持靜止狀態，測出小桶和沙子的總質量即可．

Answer 1

分析 （1）（2）滑動摩擦力大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關，探究滑動摩擦力大小跟接觸面積大小的關系時，控制壓力大小和接觸面粗糙程度不變；
（3）根據圖象中壓力和摩擦力的數據，找出其關系；物體在平衡力的作用下保持勻速直線運動，如果受的不是平衡力，拉力大于摩擦力，物體將改變運動狀態；
（4）①根據二力平衡條件進行分析；
②摩擦力等于物體的重力，根據公式G=mg得出表達式；
③影響滑動摩擦力的因素是壓力大小和接觸面的粗糙程度，據此分析解答；
④實驗過程中，不容易控制滑塊進行勻速直線運動．

解答 解：
（1）甲圖及乙圖接觸面的粗糙程度相同，而壓力大小不同，所以可以用來探究摩擦力的大小與作用在物體表面的壓力的關系；
（2）比較甲圖和丙圖所示實驗，可以看出壓力大小相同，而接觸面的粗糙程度不同，摩擦力大小不同，說明在壓力相同時，接觸面越粗糙，摩擦力越大．
（3）由摩擦力f與作用在物體表面的壓力F_壓的關系圖線可知，摩擦力f與作用在物體表面的壓力F_壓成正比：
當作用在物體表面的壓力為2N時，摩擦力為0.5N，作用在物體表面的壓力為4N時，摩擦力為1N，所以摩擦力f與壓力F_壓的關系是：F_摩=0.25F_壓；
當木塊與砝碼的總重力為6N時，即作用在物體表面的壓力為6N時，由圖象可知，摩擦力為1.5N；
若彈簧測力計的拉力為2N時，木塊對長木板的壓力、接觸面的粗糙程度均不變，即受到的滑動摩擦力大小不變，仍為1.5N，拉力大于摩擦力，則木塊將不再做勻速直線運動，而做加速運動．
（4）①圖戊的實驗中，小桶內裝入適量的沙子，滑塊恰好做勻速直線運動．此時的拉力等于小桶和沙子的總生力．因此，為了測量滑塊受到的滑動摩擦力，需要測量的物理量是小桶和沙子的總質量m₂，故B正確；
②滑塊受到的滑動摩擦力等于小桶和沙子的總重力，因此f₁=m₂g；
③小桶落地后，滑塊繼續向前運動，壓力和接觸面的粗糙程度沒有改變，所以受到的滑動摩擦力f₂等于f₁；
④實驗中難以判斷滑塊是否做勻速直線運動，可做出改進：拉動木板向左運動，使滑塊保持靜止狀態，測出小桶和沙子的總質量即可．
故答案為：（1）乙；（2）壓力；粗糙；（3）0.25；1.5；加速；（4）B； m₂g；等于；拉動木板向左運動，使滑塊保持靜止狀態，測出小桶和沙子的總質量即可．

點評 掌握二力平衡條件在測量摩擦力中的應用，掌握滑動摩擦力大小的影響因素，能正確運用控制變量法探究滑動摩擦力大小跟各影響因素之間的關系是解答本題的關鍵．