Question

14．實驗小組用如圖1所示的實驗裝置來探究“物體受到的滑動摩擦力大小與它對桌面壓力大小的關系”．

（1）將小紅實驗小組的實驗步驟和思路填寫完整．
①設計實驗：安裝好如圖所示的實驗裝置，確保桌面水平，并調整滑輪的高度，使拉動木塊的繩子處于水平．保持木塊的重力不變，改變砂桶中砂子的多少，直到木塊能沿桌面做勻速直線運動，此時繩子對木塊的拉力等于木塊受到的摩擦力．
②進行實驗收集數據：取下繩子，用彈簧秤分別測得木塊及木塊上物體的總重力為G₁、砂桶和繩子重力為G₂．用G₂的大小作為木塊受到的摩擦力；用G₁的大小作為木塊對桌面的壓力為大小（選填“G₁”、“G_2”）．將實驗數據填入表格．
③反復實驗獲得更多數據：不斷往木塊上加重物，然后再改變砂子的重力，重做上面的實驗．
④處理數據獲得規律：利用圖象研究摩擦力與壓力的關系．
（2）如果小紅的實驗操作正確無誤，記錄表如表

次數	1	2	3	4	5	6	7
摩擦力f/N	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8
壓力F/N	0.7	1.3	1.9	2.5	3.0	3.5	4.0

①將表格中的數據畫到圖象中；
②根據圖象得到：壓力為0時，摩擦力為0.08 N．
（3）他在資料上看到的物理規律是---“在粗糙程度保持不變時，摩擦力與壓力成正比”．
①根據這個理論，物體所受的摩擦力與壓力的關系圖線應該是過坐標原點的直線．
②根據實驗情景，推測實驗結果與理論不吻合的原因是定滑輪與繩子之間存在摩擦力．

Answer 1

分析 （1）①水平勻速拉動木塊，木塊做勻速直線運動，處于平衡狀態，拉力與滑動摩擦力是一對平衡力，由二力平衡條件可知，滑動摩擦力等于拉力；
②根據平衡力得出木塊受到的摩擦力的大小；物體在水平面上時，物體對水平面的壓力等于物重，據此求出木塊對桌面的壓力；
（2）①利用描點法，橫坐標對應壓力，縱坐標對應摩擦力，繪制出圖象；
②根據圖象得到：壓力為0時，摩擦力的大小；
（3）從定滑輪與繩子之間存在摩擦力進行分析．

解答 解：
（1）①為了測量滑動摩擦力的大小，實驗中讓沙桶拉動木塊能沿桌面做勻速直線運動，目的是利用二力平衡條件，此時繩子對木塊的拉力等于木塊受到的摩擦力；
②木塊在水平面上做勻速直線運動，在水平方向上受到的拉力和摩擦力平衡，所以摩擦力大小等于砂桶和繩子重力G₂；木塊在水平面上，對水平面的壓力等于物重，所以木塊對桌面的壓力為大小為G₁；
（2）①圖中橫坐標對應的是壓力，縱坐標對應的是摩擦力，把表中的數據用描點法繪制圖象如下：

②根據圖象可知，當壓力為0時，摩擦力為：f=0.08N；
（3）因為定滑輪與繩子之間存在摩擦力，所以實驗中測量的摩擦力偏大，當壓力為0時，摩擦力不為0，摩擦力與壓力的關系圖線是不過坐標原點的直線．
故答案為：（1）①勻速直線；等于；②G₂；G₁；（2）①見上圖；②0.08；（3）定滑輪與繩子之間存在摩擦力．

點評 掌握二力平衡條件在測量摩擦力中的應用，掌握滑動摩擦力大小的影響因素，能正確運用控制變量法探究滑動摩擦力大小跟各影響因素之間的關系是解答本題的關鍵．