Question

20．物理興趣小組為了測量滑動摩擦力的大小，設計了圖所示的實驗裝置．實驗中，小桶內裝入適量的沙子，滑塊恰好做勻速直線運動．（輕繩與滑輪的摩擦不計）
（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．
A．滑塊的質量m₁    B．小桶和沙子的總質量m₂
（2）根據二力平衡條件可知，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，受到的滑動摩擦力為f₂，則f₁=f₂．（填“＜”“=”“＞”）
（4）由于實驗中難以保證滑塊做勻速直線運動，為了解決這個問題，請你重新設計實驗方案，并在答題紙虛線框內畫出實驗方案圖（可以補充必要的實驗器材）．
（5）將滑塊沿豎直方向截去一半后，測得木塊所受的滑動摩擦力變為原來一半．由此得出：滑動摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減小．你認為他得出這一結論不正確（填“正確”“不正確”），原因是：沒有控制壓力大小不變．

Answer 1

分析 （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，據此進行分析；
（5）探究摩擦力與接觸面積的關系時，應控制接觸面粗糙程度和壓力大小相同而物體間的接觸面積不同．

解答 解：
（1）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，故選B；
（2）根據二力平衡可知，滑塊受到的滑動摩擦力等于小桶和沙子的總重力，則f₁=G=m₂g；
（3）由于壓力不變，接觸面的粗糙程度不變，則滑塊所受滑動摩擦力不變，故f₁=f₂；
（4）實驗中難以判斷滑塊是否做勻速直線運動，改進方案：拉動木板向左運動，使滑塊保持靜止狀態，讀出彈簧測力計的示數，即為木塊受到的摩擦力，實驗方案如圖：

（5）在探究滑動摩擦力的大小與接觸面積大小的關系，他們應控制面的粗糙程度和壓力大小不變，改變接觸面積大小；實驗中將木塊沿豎直方向截去一半后，測得木塊所受的滑動摩擦力變為原來一半．由此得出：滑動摩擦力的大小隨接觸面積的減小而減小是錯誤的，因為接觸面積減小一半的同時壓力也減小一半，存在兩個變量．
故答案為：（1）B；（2）二力平衡條件；m₂g；（3）=；（4）見上圖；（5）不正確；沒有控制壓力大小不變．

點評 此題是測量滑塊與木板之間的滑動摩擦力實驗，考查了二力平衡條件及重力公式的應用，同時考查了學生根據情況對實驗進行分析的能力．