Question

20．在測量滑塊與木板之間的滑動摩擦力探究活動中，實驗裝置如圖所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，木板上的滑塊通過輕繩繞過定滑輪，繩的另一端懸掛托盤，實驗時，在托盤中放入適量的砝碼，使滑塊做勻速直線運動．已測量出木板的質量m₁，滑塊的質量m₂，砝碼的質量m₃，托盤和砝碼的總質量m₄．
（1）滑塊的滑動摩擦力表達式為f=m₄g．（用已知或測量的物理量符號表示）
（2）我們知道，滑動摩擦力f的大小是由物體接觸面間的壓力F_N和接觸面的粗糙程度決定的，物理學中用動摩擦因數μ表示接觸面的粗糙程度．則有關系式f=μF_N成立，圖中滑塊與木板間的動摩擦因數μ=$\frac{{m}_{4}}{{m}_{2}}$．
（3）小朱同學改進了實驗，將托盤和砝碼改成了裝沙的小桶，優點是便于改變質量的大小．

Answer 1

分析 （1）根據二力平衡及定滑輪的作用分析；
（2）由關系式f=μF_N帶入數據求得圖中物體與地面間的動摩擦因數μ．
（3）將托盤和砝碼改成了裝沙的小桶，便于改變質量的大小．

解答 解：（1）使用定滑輪不省力也不費力，則拉動滑塊的力等于砝碼和托盤的總重力；滑塊在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用，這兩個力是一對平衡力，故摩擦力為：
f=G=m₄g；
（2）在水平面上，壓力等于重力，F_N=G'=m₂g；
由f=μF_N得：
μ=$\frac{f}{{F}_{N}}$=$\frac{{m}_{4}g}{{m}_{2}g}$=$\frac{{m}_{4}}{{m}_{2}}$．
（3）將托盤和砝碼改成了裝沙的小桶，其優點是：便于改變質量的大小
故答案為：（1）m₄g；（2）$\frac{{m}_{4}}{{m}_{2}}$；（3）便于改變質量的大小．

點評 本題考查了重力大小、二力平衡條件，解題的關鍵是把握住物體做勻速直線運動時受到的力是平衡力．