Question

2．為探究滑動摩擦力的大小與什么因素有關，小明設計了如圖甲所示的實驗．

（1）小明把長方體木塊放在水平桌面上，為了測出滑動摩擦力的大小，他用彈簧測力計水平勻速拉動木塊運動．記下此時彈簧測力計的示數為F₁，則滑動摩擦力的大小等于F₁．接著，他在木塊上先后增加二個和四個砝碼，重復前面的步驟，分別讀出對應的彈簧測力計示數為F₂和F₃，發現F₃＞F₂＞F₁，這說明在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大．
（2）在探究滑動摩擦力是否與物體間的接觸面積有關時，小明先后用大、小木塊按圖甲所示的方法對比實驗，小明的做法是否正確不正確，理由是沒有控制壓力大小相同．
（3）在研究此問題時，小紅設計的實驗如圖乙所示，彈簧測力計一端固定，另一端鉤住木塊，木塊下面是一長木板，實驗時拉動長木板，然后讀出彈簧測力計的示數，即可測出木塊與木板間的摩擦力，小明看了小紅的實驗后，認為小紅設計的實驗優于自己設計的實驗，請你說出其中原因：
①不需要控制木板做勻速直線運動
②測力計靜止，便于讀數．

Answer 1

分析 （1）根據二力平衡的條件分析；
影響滑動摩擦力大小因素有兩個：壓力大小和接觸面的粗糙程度，研究與其中一個因素的關系時，要控制另外一個因素不變，根據圖中現象得出結論；
（2）探究滑動摩擦力是否與物體間的接觸面積有關時，要控制壓力 大小和接觸面的粗糙程度相同；
（3）從方便實驗操作、方便讀數的角度分析答題．

解答 解：（1）只有沿水平方向用彈簧測力計拉著物體做勻速直線運動，物體在水平方向上受到平衡力的作用，拉力大小（測力計示數）才等于摩擦力的大小．故需用彈簧測力計水平拉著物體做勻速運動；
滑動摩擦力的大小等于F₁；他在木塊上先后增加二個和四個砝碼，增加了壓力大小，重復前面的步驟，分別讀出對應的彈簧測力計示數為F₂和F₃，發現F₃＞F₂＞F₁，根據二力平衡的條件，滑動摩擦力逐漸增大，故得出的結論是：在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（2）在探究滑動摩擦力是否與物體間的接觸面積有關時，小明先后用大、小木塊按圖甲所示的方法對比實驗，實驗中沒有控制壓力大小相同，故小明的做法不正確；
（3）如圖乙所示的實驗裝置中，木塊與彈簧測力計固定不動，拉動木板運動，該裝置的優點是：不需要控制木板做勻速直線運動，方便實驗操作，測力計靜止，便于讀數．
故答案為：（1）勻速；F₁；在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（2）不正確；沒有控制壓力大小相同；
（3）①不需要控制木板做勻速直線運動
②測力計靜止，便于讀數．

點評 本題探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關，考查實驗原理及控制變量法的運用及對實驗方案的評估．