Question

小明用如圖甲、乙、丙的步驟探究摩擦力的大小與哪些因素有關．

（1）實驗中，他應將彈簧測力計沿______方向拉動木塊，使木塊在水平面上做______運動，并記下彈簧測力計的示數．
（2）比較步驟______與______可得：摩擦力的大小跟作用在物體表面上的壓力有關，且壓力越大，摩擦力越大．
比較步驟甲與丙可得：摩擦力的大小跟接觸面的______有關，且接觸面越______，摩擦力越大．
（3）小明在實驗中還發現：在木塊還沒有被拉動的情況下，彈簧測力計仍然有示數，且示數逐漸增大，直到拉動木塊為止．該現象表明：物體在靜止時也可能受到______ 力的作用，且該力的大小與______ 力的大小有關．
（4）小林認為小明的實驗裝置中測力計讀數誤差太大，另外設計出如上圖裝置，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，木板的滑塊通過輕繩繞過定滑輪，繩的另一端懸掛托盤．實驗時在托盤中放入適量的砝碼，使滑塊做勻速直線運動．回答下列問題：
（a）為了測量滑塊的滑動摩擦力，需要測量的物理量是______．
A、木板的質量m₁    B、滑塊的質量m₂
C、砝碼的質量m₃    D、托盤和砝碼的總質量m₄
（b）滑塊的滑動摩擦力表達式為f=______．（用已知或測量的物理量的符號表示）
（c）該試驗能測出摩擦力的依據是：______．
（d）該實驗也存在一些不足之處，請你寫出其中一點：______．
（e）裝置中滑輪的作用是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）木塊在水平拉力作用下進行勻速直線運動，木塊受到水平向右的拉力和水平向左的滑動摩擦力，這兩個力是平衡力，大小相等，測得拉力大小，間接得出滑動摩擦力大小．
（2）滑動摩擦力大小跟壓力大小和接觸面粗糙程度有關，在壓力一定時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大；在接觸面粗糙一定時，壓力越大，滑動摩擦力越大．
（3）靜止的物體受到平衡力的作用．根據二力平衡條件判斷摩擦力的存在．
（4）①滑塊向右進行勻速直線運動時，水平方向上受到水平向右的拉力和水平向左的滑動摩擦力，知道托盤和砝碼的總質量，求出總重力，即為滑塊受到水平向右的拉力，根據二力平衡條件求出滑動摩擦力的大小．
②實驗過程中，不容易控制滑塊進行勻速直線運動．
③實驗中定滑輪的作用是改變力的方向．
解答：解：（1）彈簧測力計拉動木塊時，彈簧測力計顯示拉力大小，要使滑動摩擦力大小等于拉力大小，彈簧測力計要水平方向拉動木塊，使木塊進行勻速直線運動．
（2）如圖，甲乙實驗，接觸面粗糙程度相同，壓力越大，滑動摩擦力越大．
甲丙實驗，壓力大小相等，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大，所以滑動摩擦力大小跟接觸面粗糙程度有關．
（3）木塊受到拉力作用但是還沒有被拉動，木塊處于靜止狀態，靜止的物體受到平衡力的作用，拉力和摩擦力大小相等，所以摩擦力存在，并且隨著拉力的增大而增大．
（4）（a）滑塊進行勻速直線運動，水平方向上受到水平向右的拉力和水平向左的滑動摩擦力，這兩個力是一對平衡力，大小相等．要求滑動摩擦力大小，需要知道拉力大小，拉力大小等于托盤和砝碼的總重力，要求總重力，需要知道托盤和砝碼的總質量．故選D．
（b）滑塊的滑動摩擦力表達式為：f=F=G=m₄g．
（c）滑動摩擦力大小等于拉力大小，根據是二力平衡條件．
（d）實驗過程中，不容易控制滑塊進行勻速直線運動．
（e）實驗中定滑輪的作用是改變力的方向．
故答案為：（1）水平；勻速直線；
（2）甲；乙；粗糙程度；粗糙；
（3）摩擦；拉；
（4）（a）D；（b）m₄g；（c）二力平衡條件；（d）不容易控制滑塊進行勻速直線運動；（e）改變力的方向．
點評：（1）掌握滑動摩擦力大小的影響因素，利用控制變量法探究滑動摩擦力大小的影響因素．
（2）本實驗中保持木塊或滑塊進行勻速直線運動，是完成實驗的基本保證．
（3）本題綜合比較強，給試題帶來難度．