Question

6．甲乙兩位同學(xué)在學(xué)習(xí)了滑動摩擦力之后采用完全相同的器材各自設(shè)計了兩種不同的實(shí)驗(yàn)方案來測定滑動摩擦力的大小：

甲方案：模板通過細(xì)線與墻相連，通過彈簧測力計水平拉動木塊，如圖甲所示．
乙方案：木塊與彈簧測力計相連，彈簧測力計水平固定與左端墻面處，通過細(xì)繩水平拉動木板，如圖乙所示．
（1）上述兩種方案中，你認(rèn)為更合理的是乙（填“甲”或“乙”）
（2）在甲方案的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)木塊做勻速直線運(yùn)動時彈簧測力計的讀數(shù)為2N．在乙方案中，當(dāng)拉動木板做勻速直線運(yùn)動時，拉力F_乙為6N，則地面對木板的摩擦力大小為4N；若將拉力F_乙從6N增大至8N，此時彈簧測力計的讀數(shù)為2N．
（3）兩位同學(xué)又通過查閱資料了解到物體所受滑動摩擦力大小與壓力成正比，即f=?N（f表示滑動摩擦力、N表示壓力，?為動摩擦因素）．若木塊的重力為5N，木板的重力為15N，結(jié)合（2）中的相關(guān)數(shù)據(jù)可計算出木塊與木板件的動摩擦因素為0.4，木板與地面之間的動摩擦因素為0.2．

Answer 1

分析 （1）木塊做勻速直線運(yùn)動時受平衡力，根據(jù)二力平衡條件可以求出摩擦力大小；分析圖示實(shí)驗(yàn)裝置，然后答題；
（2）滑動摩擦力的大小與壓力和接觸面粗糙程度有關(guān)，與拉動的速度等無關(guān)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)中的操作情況可做出判斷；
（3）根據(jù)f=μF_N求得摩擦因數(shù)．

解答 解：
（1）方案甲：用彈簧測力計水平拉動木塊，當(dāng)木塊做勻速直線運(yùn)動時，木塊處于平衡狀態(tài)，拉力與摩擦力是一對平衡力，由平衡條件可知，摩擦力等于測力計拉力，因此實(shí)驗(yàn)時應(yīng)控制木塊做勻速直線運(yùn)動；
方案乙：拉動木板，木塊靜止，木塊處于平衡狀態(tài)，木塊受到的拉力都等于測力計的拉力，實(shí)驗(yàn)時不需要控制木板做勻速直線運(yùn)動，便于實(shí)驗(yàn)操作，同時測力計是靜止的，便于對測力計讀數(shù)；
因此，更合理的是方案乙；
（2）在甲方案的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)木塊做勻速直線運(yùn)動時，摩擦力與拉力是一對平衡力，此時彈簧測力計的讀數(shù)為2N，說明摩擦力為2N；
在乙方案中，當(dāng)拉動木板做勻速直線運(yùn)動時，拉力F_乙為6N，是因?yàn)槟景逋瑫r受到木塊和地面的摩擦力，而木塊與木板間的壓力、接觸面粗糙程度均不變，所以摩擦力不變，即木塊對木板的摩擦力仍為2N．此時，地面對木板的摩擦力為6N-2N=4N；
若將拉力F_乙從6N增大至8N，此時彈簧測力計的讀數(shù)仍不變，還是2N；
（3）木塊與木板件的動摩擦因素為μ=$\frac{f}{{F}_{N}}$=$\frac{2N}{5N}$=0.4；
木板與地面之間的動摩擦因素為μ′=$\frac{f′}{{F}_{N}′}$=$\frac{4N}{5N+15N}$=0.2．
故答案為：（1）乙；（2）4；2；（3）0.4；0.2．

點(diǎn)評 了解探究滑動摩擦力的實(shí)驗(yàn)中二力平衡條件的運(yùn)用，知道摩擦力大小的影響因素，會根據(jù)實(shí)驗(yàn)的操作進(jìn)行判斷，是解答的關(guān)鍵．