Question

5．小明在探究“滑動摩擦力大小于哪些因素有關”的實驗中，提出以下猜想：
猜想一：滑動摩擦力的大小與物體運動的速度有關；
猜想二：滑動摩擦力的大小與接觸面所受的壓力大小有關；
猜想三：滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關；
小明通過如圖所示的實驗驗證猜想，驗證猜想二和猜想三的數據如下表：

次數	1	2	3	4	5
接觸面	木板	木板	木板	棉布	毛巾
壓力/N	1.0	1.5	2.0	1.0	1.0
彈簧測力計示數/N	0.4	0.6	0.8	0.5	0.6

回答下列問題：
（1）實驗中，小明用彈簧測力計水平拉著木塊在水平方向做勻速直線運動，其目的是使滑動摩擦力的大小等于（選填“大于”“小于”或“等于”）彈簧測力計的示數．
（2）為驗證猜想一，小明用彈簧測力計水平水平拉著木塊沿水平方向以不同的速度在木板上做勻速直線運動時，彈簧測力計示數相同，說明滑動摩擦力的大小與速度無關．
（3）分析1、2、3次試驗可驗證猜想二，在接觸面不變的條件下，滑動摩擦力的大小與接觸面所受的壓力大小有關．
（4）分析1、4、5次試驗，小明得出，在壓力相同的條件下，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大，老師提出小明的實驗設計應加以改造，應控制在物體的運動速度相同的條件下粗糙程度不同．
【拓展】小明完成實驗后，將長木板一端支起，用彈簧測力計沿平行斜面方向向上拉著木塊做勻速直線運動，彈簧測力計的示數為0.92N，那木塊對木板的壓力為0.8N．已知木板上0.5m，支起的高度為0.3m，木板重1N．

Answer 1

分析 （1）根據二力平衡的條件分析；
（2）由題意知，滑動摩擦力大小可能與物體的運動的速度、壓力大小和接觸面的粗糙程度有關，研究滑動摩擦力的大小與速度的關系，要控制壓力和接觸面的粗糙程度相同，只改變運動速度的大小，根據實驗現象得出結論；
（3）研究滑動摩擦力的大小與接觸面所受的壓力大小的關系，要控制接觸面的粗糙程度相同，只改變壓力大小，據此回答；
（3）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．
 （4）研究滑動摩擦力大小與接觸面的粗糙程度的關系時，要控制壓力大小和物體運動的速度相同，只改變接觸面的粗糙程度； 
 拓展：分析物體受到的力，根據物體處于平衡狀態受平衡力的作用，在垂直木板方向受平衡力的作用，根據數學知識求出重力在垂直木板方向上的分力，得出木塊對木板的壓力．

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，滑動摩擦力的大小等于彈簧測力計的示數；
（2）研究滑動摩擦力的大小與速度的關系，要控制壓力和接觸面的粗糙程度相同，只改變運動速度的大小，小明用彈簧測力計水平拉著木塊沿水平方向以不同的速度在木板上做勻速直線運動時，彈簧測力計示數相同，說明滑動摩擦力的大小與速度無關；
（3）分析 1、2、3次試驗可驗證滑動摩擦力的大小與接觸面所受的壓力大小有關，由表中數據可知，在接觸面不變的條件下，滑動摩擦力的大小與接觸面所受的壓力大小有關；
（4）分析1、4、5次試驗，小明得出，在壓力相同的條件下，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大，老師提出小明的實驗設計應加以改造，應控制在物體的運動速度相同的條件下粗糙程度不同；
拓展：將長木板一端支起，用彈簧測力計沿平行斜面方向向上拉著木塊做勻速直線運動，彈簧測力計的示數為F=0.92N，物體受到的重力為G，木板對物體的支持力為N，對物體的滑動摩擦力為f，如下圖所示：

物體在四個力作用下處于靜止狀態，物體在垂直木板方向受到平衡力的作用，即N等于G在垂直木板上的分力，由勾股定理，三角形的另一直角邊為$\sqrt{（0.5m）^{2}-（0.3m）^{2}}$=0.4m，由數學知識，cosα=$\frac{0.4}{0.5}$，重力的分力大小為：
G_分=1N×$\frac{0.4m}{0.5m}$=0.8N，木塊對木板的壓力為0.8N．
故答案為：（1）等于；（2）無關；（3）1、2、3，有關；（4）物體運動速度；
擴展：0.8．

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和力的平衡知識．