Question

17．在學(xué)過摩擦力知識(shí)后，小明想探究：摩擦力大小是否與壓力、重力都有關(guān)系？他利用如圖所示的裝置進(jìn)行探究．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①金屬盒放在質(zhì)量不計(jì)的白紙上，讀出臺(tái)式測力計(jì)示數(shù)；拉動(dòng)白紙的過程中，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)．
②將質(zhì)量不計(jì)的氫氣球系在金屬盒上，讀出臺(tái)式測力計(jì)示數(shù)；拉動(dòng)白紙的過程中，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)．
③再往金屬盒注入適量的沙子，使臺(tái)式測力計(jì)示數(shù)與步驟①中的示數(shù)相等，拉動(dòng)白紙的過程中，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)．實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)如表：

實(shí)驗(yàn)序號	臺(tái)式測力計(jì)示數(shù)F1/N	金屬盒總重力G/N	彈簧測力計(jì)示數(shù)F2/N
①	3.6	3.6	1.2
②	2.4		1.0
③	3.6	4.8	1.2

（1）此實(shí)驗(yàn)根據(jù)二力平衡原理測出摩擦力的大小．
（2）實(shí)驗(yàn)步驟②使用氫氣球是為了改變壓力（選填“壓力”或“重力”）．
（3）請你補(bǔ)齊上表中空格處的數(shù)據(jù)，其值為3.6N．
（4）與直接用彈簧測力計(jì)拉動(dòng)金屬盒測量摩擦力相比，拉動(dòng)白紙進(jìn)行實(shí)驗(yàn)有許多優(yōu)點(diǎn)，以下D不是其優(yōu)點(diǎn)．
A．不需要?jiǎng)蛩倮瓌?dòng)           B．測力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定
C．實(shí)驗(yàn)更容易操作           D．實(shí)驗(yàn)原理更合理
（5）比較實(shí)驗(yàn)步驟①③（填表中的實(shí)驗(yàn)序號）的數(shù)據(jù)，說明摩擦力大小與重力無關(guān)．
（6）本實(shí)驗(yàn)中彈簧測力計(jì)示數(shù)的大小還與以下B有關(guān)．
A．拉紙的速度     B．紙面粗糙程度         C．金屬盒與紙的接觸面積．

Answer 1

分析 （1）在探究摩擦力與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，利用二力平衡條件來測量摩擦力的大小；
（2）氫氣球會(huì)對金屬盒產(chǎn)生向上的拉力，從而改變金屬盒對臺(tái)式測力計(jì)的壓力，但不能改變重力的大小；
（3）第二次實(shí)驗(yàn)中，氫氣球系在金屬盒上，總重力不變，改變了壓力大小，探究摩擦力與壓力大小的關(guān)系；
（4）拉動(dòng)白紙可使實(shí)驗(yàn)變得更易操作，讀數(shù)也更準(zhǔn)確，但無論是拉白紙，還是拉測力計(jì)，其原理都是利用了二力平衡條件；
（5）探究摩擦力與重力的關(guān)系，應(yīng)控制接觸面粗糙程度相同而重力不同，分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后得出結(jié)論；
（6）影響摩擦力大小的因素有壓力和接觸面的粗糙程度，與拉動(dòng)的速度、接觸面積等無關(guān)．

解答 解：
（1）在實(shí)驗(yàn)中拉動(dòng)白紙運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬盒始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)二力平衡條件，金屬盒受到的摩擦力與拉力是一對平衡力，所以拉力與摩擦力的大小相等；
（2）實(shí)驗(yàn)步驟②使用氫氣球，由于氫氣球向上拉金屬盒，所以金屬盒對白紙的壓力變小，但其本身的重力不變；
（3）第二次實(shí)驗(yàn)中，氫氣球系在金屬盒上，保持了總重力不變，而改變了壓力大小，來探究摩擦力與壓力大小的關(guān)系，所以第2次實(shí)驗(yàn)，金屬盒的總重力仍為3.6N；
（4）由于摩擦力大小與物體運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)，所以在實(shí)驗(yàn)中，若拉動(dòng)白紙時(shí)，操作比較方便，可以不做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而金屬盒始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，拉力與摩擦力平衡，測力計(jì)示數(shù)會(huì)很穩(wěn)定便于讀數(shù)，但無論是抽動(dòng)白紙還是拉動(dòng)金屬盒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，都是根據(jù)二力平衡條件來測量摩擦力的，故選項(xiàng)D不是其優(yōu)點(diǎn)；
（5）由表中①③實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，物體的重力不同而摩擦力相等，由此可知，摩擦力與重力無關(guān)．
（6）摩擦力的大小與壓力大小、接觸面的粗糙程度有關(guān)，本實(shí)驗(yàn)中測力計(jì)示數(shù)的大小還與紙面粗糙程度有關(guān)，故選B．
故答案為：（1）二力平衡；（2）壓力；（3）3.6；（4）D；（5）①③；（6）B．

點(diǎn)評 此題是探究“摩擦力大小是與壓力有關(guān)，還是與重力有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)，考查了測量摩擦力的原理及控制變量法在此實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，學(xué)生要掌握這種測量摩擦力的方法．