Question

17．教室的門栓壞了，門經常被風吹開，這是門與門框間摩擦太小的緣故．如何增大摩擦呢？同學們提出一些設想，概括如下：
a．增大壓力增大摩擦；       b．增大接觸面粗糙程度增大摩擦；
c．增大接觸面積增大摩擦；   d．增大運動速度增大摩擦．
為了驗證這些設想，他們利用長方體木塊、鐵塊、彈簧測力計、毛巾和水平桌面等，進行實驗探究，并將數據記入表中：

實驗	接觸面	接觸面積/m2	速度	壓力/N	摩擦力/N
1	木塊與桌面	0.01	v	5	1
2	木塊與桌面	0.01	2v	5	1
3	木塊與桌面	0.01	v	10	2
4	木塊與毛巾面	0.01	v	5	★
5	木塊與桌面	0.005	v	5	1

（1）比較實驗1、2可知：設想d是錯誤的，判斷的理由是當壓力、接觸面積、接觸面粗糙程度相同時，摩擦力與運動速度無關．
（2）比較實驗1和5兩組數據，可以判斷設想C是否正確；在實驗中，測量摩擦力時應保持木塊在水平桌面上做勻速直線運動；彈簧測力計示數是表中“★“處的數值，其大小為2.5N．
（3）某同學分析實驗3、4數據，并支持設想b，你認為他這種分析方法不正確（填“正確”或“不正確”）．
（4）請你利用上述分析得出的結論，寫出一種能將門關緊的方法：在門與門框間墊物體．
（5）同學們在實驗時還發現：在木塊沒有被拉動時，彈簧測力計也有示數，且示數會變化．他請教老師，知道可用F-t圖象表示拉力隨時間的變化情況．若第3次實驗開始拉動木塊直到木塊勻速滑動的F-t圖象如圖2所示，其中0～4s木塊處于靜止狀態，4～5s木塊運動后改變拉力，使木塊5s后處于勻速直線運動狀態．分析圖象可知：要使木塊由靜止開始運動，至少要用2.3N的水平拉力拉木塊；如果實驗時木塊所受的拉力是2N，則下列對木塊所處狀態的判斷，正確的是：C
A．靜止                B．勻速直線運動
C．靜止或勻速直線運動    D．條件不足，無法判斷．

Answer 1

分析 （1）比較1、2兩組數據，得出摩擦力大小與摩擦力大小的關系；
（2）①要探究滑動摩擦力的大小和接觸面積的大小無關，要控制壓力、速度、接觸面粗糙程度相同，接觸面積不同，比較摩擦力大小，若摩擦力相同，則滑動摩擦力與接觸面積無關；若摩擦力不相同，則滑動摩擦力與接觸面積有關，據此選擇；
②彈簧測力計水平拉動木塊，木塊進行勻速直線運動時，木塊水平方向上受到滑動摩擦力和拉力作用，這兩個力是平衡力，大小相等，間接測量滑動摩擦力大小；
③彈簧測力計讀數：首先確定每一個小格和每一個大格代表的示數，然后根據指針位置讀數；
（3）采用控制變量法探究滑動摩擦力跟其中一個因素關系時，一定控制其它因素不變，才能得出正確結論；
（4）可以通過增大壓力、或增大接觸面粗糙程度的方法來增大門和門框之間的摩擦力；
（5）由圖2可知要使木塊由靜止開始運動，至少要用多大的水平拉力拉木塊；如果實驗時木塊所受的拉力是2N，有兩種可能：①還沒拉動，②拉動后勻速運動．

解答 解：
（1）實驗1、2，壓力、接觸面積、接觸面粗糙程度一定時，速度不同，但摩擦力相同．所以設想d是錯誤的；
（2）①實驗1、5，壓力、速度、接觸面粗糙程度一定時，接觸面積不同，但摩擦力相同，可見，滑動摩擦力的大小和接觸面積的大小無關，所以設想c是錯誤的；
②在實驗過程中，保持彈簧測力計水平拉動木塊進行勻速直線運動，滑動摩擦力和拉力是一對平衡力，大小相等，間接測量滑動摩擦力大小；
③彈簧測力計每一個大格代表1N，每一個小格代表0.2N，所以滑動摩擦力為2.5N；
（3）由實驗3、4的實驗數據可知，接觸面積、速度相同，但接觸面粗糙程度、壓力大小都不同，這種分析方法不正確，不能得出摩擦力和接觸面粗糙程度的具體關系；
（4）我們可以在在門與門框間夾物體，以增大門和門框之間的摩擦力，將門關緊；
（5）由圖2可知，要使木塊由靜止開始運動，至少要2.3N的水平拉力；
如果實驗時木塊所受的拉力是2N，可能靜止（還沒拉動）、可能勻速運動．
故答案為：（1）d；當壓力、接觸面積、接觸面粗糙程度相同時，摩擦力與運動速度無關；
（2）1和5；勻速直線；2.5；
（3）不正確；
（4）在門與門框間墊物體；
（5）2.3；C．

點評 本題為探究滑動摩擦力與哪些因素有關的實驗，考查了學生分析實驗數據得出實驗結論的能力，理解并利用好控制變量法是本題的關鍵．